Question

7．某同學利用驗證牛頓第二定律的實驗裝置驗證動能定理，在一端帶滑輪的長木板上放置一個光電門，其位置可移動，與光電門相連的計時器可以顯示出遮光片通過光電門所用的時間．改變光電門的位置進行多次測量，每次都使小車上的遮光片從某一固定位置由靜止開始運動．
（1）用螺旋測微器測量出遮光片的寬度d，讀數(shù)為2.362mm，請在螺旋測微器相應括號里填入相應數(shù)據(jù)，示數(shù)a為：2，示數(shù)b為：35
（2）用米尺測量出小車釋放位置與光電門之間的距離S，并記錄遮光片通過光電門所用的時間t，測得小車的質量為M（滿足M＞＞m，其中m為鉤碼的質量），為減小實驗誤差
①你認為實驗操作之前必須進行的操作是平衡摩擦力；
②小車動能的增量△E_K=$\frac{2M{S}^{2}}{{t}^{2}}$（用題中給定的字母表示）．

Answer 1

分析 （1）游標卡尺讀數(shù)的方法，主尺讀數(shù)加上游標讀數(shù)，不需估讀．螺旋測微器的讀數(shù)方法是固定刻度讀數(shù)加上可動刻度讀數(shù)，在讀可動刻度讀數(shù)時需估讀．
（2）由于每次都使小車上的遮光片從緊靠光電門甲處由靜止開始運動，小車做勻加速直線運動，則小車經(jīng)過光電門乙的速度為全過程中的平均速度的2倍；如果知道了小車通過光電門的位移，根據(jù)W=Fx計算出外力對小車做的功．根據(jù)平均速度的公式計算出末速度，從而得到動能的表達式．

解答 解：（1）螺旋測微器的讀數(shù)為2.362mm，所以螺旋測微器的固定刻度為2mm，可動刻度為36，所以示數(shù)a為2，示數(shù)b為35．
（2）①動摩擦因數(shù)沒有給出，所以要平衡摩擦力；
②外力做功：W=FS=mgS
動能的增量：$△{E}_{k}=\frac{1}{2}M{v}^{2}-0$，
由$\overline{v}=\frac{{v}_{0}+{v}_{t}}{2}$=$\frac{S}{t}$
得末速度v=$\frac{2S}{t}$，代入得$△{E}_{k}=\frac{2M{S}^{2}}{{t}^{2}}$
故答案為：（1）2；35；（2）①平衡摩擦力    ②$\frac{2M{S}^{2}}{{t}^{2}}$

點評 對于基本測量儀器如游標卡尺、螺旋測微器等要了解其原理，要能正確使用這些基本儀器進行有關測量．