Question

【題目】用如圖甲所示裝置來探究功和物體速度變化的關系。木板上固定兩個完全相同的遮光條A、B，木板放在安裝有定滑輪和光電門的軌道D上，用不可伸長的細線將木板通過兩個滑輪與彈簧測力計C相連，軌道固定在水平桌面上，動滑輪上可掛鉤碼，滑輪質量、摩擦均不計。主要實驗步驟如下：

①測量木板（含遮光條）的質量M，測量兩遮光條間的距離L，按圖甲正確連接器材，并將軌道傾斜一定角度；

②將木板左端與軌道左端對齊，由靜止釋放木板，木板在細線拉動下運動，記錄彈簧測力計示數F及遮光條B、A先后經過光電門所用的時間，則可以測出遮光條B、A通過光電門時的速度大小和合外力對木板做的功；

③加掛鉤碼，重復②的操作，建立木板速度v和細線拉力對木板做功W的相關圖像，分析得出實驗結論。

(1)實驗中軌道應傾斜一定角度，這樣做的目的是______。

(2)用游標卡尺測量遮光條的寬度，如圖乙所示，則遮光條的寬度d=______mm。

(3)實驗中，增加鉤碼個數時，______（選填“需要”或“不需要”）滿足鉤碼總質量遠小于木板質量M。

(4)利用圖像法處理實驗結果時，應該建立______（選填“”、“”或“”）圖像，如果得到的圖像是過原點的傾斜直線，則說明實驗探究成功，此時圖像斜率的表達式為k=______（用已知物理量的符號表示）。

Answer 1

【答案】平衡摩擦力 5.60 不需要

【解析】

(1)[1]為了使繩子拉力作為合外力，需要使軌道傾斜一定角度，通過木板自身重力的分力平衡木板對木塊的滑動摩擦力，所以實驗中軌道應傾斜一定角度，這樣做的目的是平衡摩擦力。

(2)[2]游標卡尺的精度為，讀數為。

(3)[3]彈簧測力計可以直接測量繩子的拉力，即木板所受合外力，不需要滿足鉤碼總質量遠小于木板質量M。

(4)[4]根據動能定理

可知建立的關系可以得到的圖像為過原點的直線，便于達到實驗目的。

[5]根據上述動能定理表達式變形

所以圖像的斜率