Question

【題目】某實驗小組同學利用如圖甲所示的裝置“探究滑塊(含遮光條)的動能變化與合外力做功關系”。

實驗主要步驟如下

①在水平桌面上放置氣墊導軌，并將滑塊調到平衡狀態；

②用游標卡尺測量遮光條的寬度d；

③由導軌標尺讀出兩光電門中心之間的距離L；

④用天平稱出滑塊和遮光條的總質量M、托盤和砝碼的總質量m，且m遠小于M。

⑤將滑塊移至光電門1右側某處，釋放滑塊，托盤落地前遮光條已通過光電門2。從數字計時器讀出遮光條通過光電門1的時間△t1，通過光電門2的時間△t2；

回答下列問題：

(1)為了調節滑塊處于平衡狀態，不掛細線和托盤，接通氣源，輕推滑塊，如果遮光條通過光電門1的時間為t1，通過光電門2的時間為t2。當滿足t1___________t2(填“>”、“=”、“<”)時，則表示滑塊已調至平衡狀態。

(2)該同學用游標卡尺測量遮光條的寬度d，如圖乙所示，則d=___________mm。

(3)已知重力加速度為g，以滑塊(包含遮光條)為研究對象，在實驗誤差允許的范圍內，若滿足關系式___________(用測量的物理量的字母表示)，則可認為滑塊(含遮光條)的動能變化與合外力做功相等。

Answer 1

【答案】= 5.2

【解析】

（1）根據遮光條過兩個光電門的時間關系確定氣墊導軌是否水平。
（2）游標卡尺主尺與游標尺示數之和是游標卡尺示數。
（3）遮光條的寬度與遮光條經過光電門的時間之比是遮光條的速度，根據題意應用動能定理求出需要驗證的表達式

：（1）滑塊從軌道右端向左運動的過程中，發現滑塊通過光電門1的時間t1等于通過光電門2的時間t2，說明滑塊做勻速運動，滑塊處于平衡狀態；

（2）由圖示游標卡尺可知，其示數為：5mm+2×0.1mm=5.2mm；

（3）由于m遠小于M，故滑塊所受拉力大小近似等于mg，

遮光條通過光電門1時的瞬時速度的表達式：

遮光條通過光電門2時的瞬時速度的表達式：

根據動能定理可得合外力做功和滑塊動能變化的關系：

故答案為：（1）“=” （2）5.2 （3）