Question

17．用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置做“探究合力做功與動能變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)．請補(bǔ)充完整下列實(shí)驗(yàn)步驟的相關(guān)內(nèi)容：

（1）先用天平測出小車和遮光片的總質(zhì)量為 M、砝碼盤的質(zhì)量為m₀；用20分度的游標(biāo)卡尺測量遮光片的寬度d，如圖乙所示，其示數(shù)為5.25mm；按圖甲所不安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，用刻度尺測量兩光電門之間的距離x；
（2）在砝碼盤中放入適量的砝碼；適當(dāng)調(diào)節(jié)長木板的傾角，直到向右輕推小車遮光片先后通過光電門A和光電門B的時間相等；
（3）只取下砝碼，已經(jīng)連好的細(xì)線和砝碼盤不動，記下取下的砝碼總質(zhì)量m（填寫相應(yīng)物理量及其符號）；
（4）再次讓小車?yán)�著砝碼盤從靠近滑輪處由靜止釋放，記錄遮光片通過光電門 A和光電門B所用的時間t_A和t_B；
（5）在上述步驟中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所測的物理量，探究合力做功與動能變化關(guān)系的表達(dá)式為：$\frac{1}{2}$M（$\fracxjr9fnr{{t}_{B}}$）²-$\frac{1}{2}$M（$\fracnbpbj9j{{t}_{B}}$）²=mgx（重力加速度為g）；
（6）改變砝碼盤中砝碼的質(zhì)量，重復(fù)（2）～（ 5）步驟；
（ 7 ）本實(shí)驗(yàn)中，以下操作或要求是為了減小實(shí)驗(yàn)誤差的是BD
A．盡量減小兩光電門間的距離x
B．調(diào)整滑輪，盡量使細(xì)線與長木板平行
C．砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量
D．遮光片的寬度 d適當(dāng)窄一些．

Answer 1

分析 游標(biāo)卡尺讀數(shù)的方法，主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀．遮光片先后經(jīng)過光電門A和光電門B的時間相等，此時小車做勻速運(yùn)動，
取下細(xì)繩和砝碼盤，記下砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m，取下細(xì)繩和砝碼盤后，小車受到的合力即為砝碼盤和盤中砝碼的總重力，由于光電門的寬度d很小，所以我們用很短時間內(nèi)的平均速度代替瞬時速度，從而求出動能的變化量．

解答 解：（1）游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為：5mm，游標(biāo)尺上第4個刻度和主尺上某一刻度對齊，所以游標(biāo)讀數(shù)為5×0.05mm=0.25mm，
所以最終讀數(shù)為：5mm+0.25mm=5.25mm．
（3）在砝碼盤中放入適量砝碼，適當(dāng)調(diào)節(jié)長木板的傾角，直到輕推小車，遮光片先后經(jīng)過光電門A和光電門B的時間相等，此時小車做勻速運(yùn)動，
取下細(xì)繩和砝碼盤，記下取下的砝碼盤的總質(zhì)量m，
（5）取下砝碼后，小車受到的合力等于砝碼重力，
小車從光電門A下滑至光電門B過程合外力做的總功W_合=mgx，
由于光電門的寬度d很小，所以我們用很短時間內(nèi)的平均速度代替瞬時速度．
滑塊通過光電門1速度v_A=$\fracbr5rbjv{{t}_{A}}$，滑塊通過光電門2速度v_B=$\fraclx7d9rv{{t}_{B}}$，
小車動能變化量△E_k=$\frac{1}{2}$Mv_B²-$\frac{1}{2}$Mv_A²=$\frac{1}{2}$M（$\fracx9zn77f{{t}_{B}}$）²-$\frac{1}{2}$M（$\fracbjzvtdj{{t}_{B}}$）²，
實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證的表達(dá)式是：$\frac{1}{2}$M（$\fracpnnnzvz{{t}_{B}}$）²-$\frac{1}{2}$M（$\frac7xlxljx{{t}_{B}}$）²=mgx
（7）A、盡量增大兩光電門間的距離s，距離大一些，誤差小一些，故A錯誤；
B、調(diào)整滑輪，使細(xì)線與長木板平行，否則撤去繩子后，合力不等于繩子拉力，故B正確；
C、本實(shí)驗(yàn)沒有用砝碼盤和盤中砝碼的重力代替繩子的拉力，不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，故C錯誤．
D、本實(shí)驗(yàn)用遮光片通過光電門時的平均速度作為小車的瞬時速度，遮光片的寬度d越小，平均速度越接近瞬時速度，遮光片的寬度 d適當(dāng)窄一些可以減小實(shí)驗(yàn)誤差，故D正確；
故選：BD．
故答案為：（1）0.525；（3）取下的砝碼的總質(zhì)量m；（5）mgx；（7）BD．

點(diǎn)評 對常見的幾種測量長度工具要熟悉運(yùn)用，并能正確讀數(shù)；光電門測量瞬時速度是實(shí)驗(yàn)中常用的方法．由于光電門的寬度d很小，所以我們用很短時間內(nèi)的平均速度代替瞬時速度．