Question

【題目】如圖甲所示，為驗證動能定理的實驗裝置，較長的小車的前端固定有力傳感器，能測出小車所受的拉力，小車上固定兩個完全相同的遮光條A、B，小車、傳感器及遮光條的總質量為M，小車放在安裝有定滑輪和光電門的光滑軌道D上，光電門可記錄遮光條A、B通過它時的擋光時間．用不可伸長的細線將小車與質量為m的重物相連，軌道放在水平桌面上，細線與軌道平行（滑輪質量、摩擦不計）．

（1）用螺旋測微器測遮光條的寬度，如圖乙所示，則遮光條的寬度d=mm
（2）實驗過程中滿足M遠大于m（填“需要”或“不需要”）．
（3）實驗主要步驟如下：
①測量小車、傳感器及遮光條的總質量M，測量兩遮光條間的距離L，按圖甲正確連接器材．
②由靜止釋放小車，小車在細線拉動下運動，記錄傳感器的示數F及遮光條A、B 經過光電門的擋光時間tA和tB ， 則驗證動能定理的表達式為（用字母M、F、L、d、tA、tB表示）．

Answer 1

【答案】
（1）0.400
（2）不需要
（3）
【解析】解：（1）螺旋測微器的固定刻度讀數為0mm，可動刻度讀數為0.01×40.0mm=0.400mm，所以最終讀數為：0mm+0.400mm=0.400mm．（2）實驗中小車的力由力傳感器測出，無需M遠大于m；（3）由于遮光條通過光電門的時間極短因此可以利用平均速度來代替其瞬時速度，因此小車經過光電門時的瞬時速度為：
v= ，所以小車經過A點的速度 ，經過B點的速度 ，
以小車為研究對象，合外力做的功W=FL，動能的增量為： ．
則驗證動能定理的表達式為
所以答案是：（1）0.400；（2）不需要；（3）
【考點精析】本題主要考查了動能定理的理解的相關知識點，需要掌握動能定理的表達式是在物體受恒力作用且做直線運動的情況下得出的.但它也適用于變力及物體作曲線運動的情況；功和動能都是標量，不能利用矢量法則分解，故動能定理無分量式才能正確解答此題．