Question

某实验小组欲以图甲装置中的小车（含固定在小车上的挡光片）为研究对象来验证“动能定理”．他们用不可伸长的细线将小车通过一个定滑轮与砝码盘相连，在水平桌面上的A、B两点各安装一个光电门，记录小车通过A、B时的遮光时间．若小车质量为M，砝码盘和盘中砝码的总质量为m．

（1）实验中，小车所受摩擦力的功不便测量，故应设法消除摩擦力对小车运动的影响，需要进行的操作是__________；

（2）在完成了（1）的操作后，为确保小车运动中受到的合力与砝码盘和盘中砝码的总重力大致相等，m、M应满足关系是__________．

（3）用游标卡尺测量挡光片的宽度d如图乙所示，则d =__________mm；用刻度尺量得A、B之间的距离为L；

（4）将小车停在桌面上的C点，在砝码盘中放上砝码，小车在细线拉动下运动，小车通过A、B时的遮光时间分别为t₁、t₂，已知重力加速度为g，则本实验最终要探究的数学表达式应该是__________（用相应的字母m、M、t₁、t₂、L、d表示）．

Answer

（1）取下砝码盘，将木板左端适当垫高，使小车能够沿着木板匀速下滑；（2）；（3）5.50；（4）

【解析】

试题分析：（1）需要进行平衡摩擦力，即取下砝码盘，将木板左端适当垫高，使小车能够沿着木板匀速下滑；

（2）设小车的质量为M，砝码盘总质量为m，将两者看做一个整体，对整体有，对小车有，联立可得，只有当时，

（3）游标卡尺的读数为

（4）过程中，重力做功为，由于遮光板的宽度很小，所以其通过光电门的平均数剫可近似看做为瞬时速度，故有通过两光电门时的速度分别为，故小车动能改变量为，所以要验证的关系式为

考点：验证“动能定理”实验