题目
如图是某小组验证动能定理的实验装置,在滑块上安装一遮光条与拉力传感器,把滑块放在水平气垫导轨上,通过定滑轮的细绳与钩码相连,光电门安装在 B处.测得滑块(含遮光条和拉力传感器)质量为 M、钩码的总质量为 m、遮光条的宽度为 d,当地的重力加速度为 g.当气垫导轨充气后,将滑块在图示 A位置由静止释放后,拉力传感器记录的读数为 F,光电门记录的时间为Δ t. 滑块 遮光条 拉力传感器 光电门-|||-/1-|||-A B-|||-钩码 (1)实验中是否要求钩码总质量 m远小于滑块质量 M? ________ (填“是”或“否”); (2)测得 AB之间的距离为 L,则对滑块验证动能定理的表达式为 ________ (用以上对应物理量的符号表示); (3)为减少实验误差,可采取的方法是 ________ A.增大AB之间的距离 B.减少遮光条的宽度 C.增大滑块的质量 D.减少钩码的总质量
如图是某小组验证动能定理的实验装置,在滑块上安装一遮光条与拉力传感器,把滑块放在水平气垫导轨上,通过定滑轮的细绳与钩码相连,光电门安装在
B处.测得滑块(含遮光条和拉力传感器)质量为
M、钩码的总质量为
m、遮光条的宽度为
d,当地的重力加速度为
g.当气垫导轨充气后,将滑块在图示
A位置由静止释放后,拉力传感器记录的读数为
F,光电门记录的时间为Δ
t.
(1)实验中是否要求钩码总质量 m远小于滑块质量 M?
________
(填“是”或“否”);
(2)测得 AB之间的距离为 L,则对滑块验证动能定理的表达式为
________
(用以上对应物理量的符号表示);
(3)为减少实验误差,可采取的方法是
________
(1)实验中是否要求钩码总质量 m远小于滑块质量 M?
(2)测得 AB之间的距离为 L,则对滑块验证动能定理的表达式为
(3)为减少实验误差,可采取的方法是
| A.增大AB之间的距离 | B.减少遮光条的宽度 |
| C.增大滑块的质量 | D.减少钩码的总质量 |
题目解答
答案
否
AB
AB 解析
考查要点:本题主要考查动能定理的验证实验设计,涉及实验条件、表达式推导及误差分析。
解题核心:
- 是否需要满足$m \ll M$:关键在于实验中是否直接测量拉力。若通过传感器直接测拉力$F$,则无需此条件。
- 动能定理表达式:明确合外力做功($FL$)与动能增量($\frac{1}{2}Mv^2$)的关系,速度$v$由遮光条宽度$d$和时间$\Delta t$计算。
- 误差分析:理解误差来源(如时间$\Delta t$的测量精度),通过增大$L$或减小$d$可降低相对误差。
第(1)题
关键点:实验中拉力传感器直接测量拉力$F$,因此无需假设钩码质量$m$远小于滑块质量$M$。
结论:填“否”。
第(2)题
步骤分析:
- 合外力做功:滑块受拉力$F$,位移$L$,故做功为$FL$。
- 动能增量:滑块初速度为$0$,末速度$v = \frac{d}{\Delta t}$,动能增量为$\frac{1}{2}Mv^2 = \frac{1}{2}M\left(\frac{d}{\Delta t}\right)^2$。
表达式:$FL = \frac{1}{2}M\left(\frac{d}{\Delta t}\right)^2$。
第(3)题
误差来源:时间$\Delta t$的测量误差会影响速度计算。
选项分析:
- A:增大$L$,使$\Delta t$增大,减少时间测量的相对误差。
- B:减小$d$,使$\Delta t$更小,但时间测量精度提升。
- C/D:与误差无直接关系。
正确选项:AB。