Question

如图1所示的装置，可用于探究恒力做功与速度变化的关系．水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘．实验首先保持轨道水平，通过调整砝码盘里砝码的质量让小车做匀速运动以实现平衡摩擦力，再进行后面的操作，并在实验中获得以下测量数据：小车、力传感器和挡光板的总质量M，平衡摩擦力时砝码和砝码盘的总质量m₀，挡光板的宽度d，光电门1和2的中心距离s．

（1）该实验是否需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于车的质量     （填“需要”或“不需要”）

（2）实验需用游标卡尺测量挡光板的宽度d，如图2所示，d=     mm

（3）某次实验过程：力传感器的读数为F，小车通过光电门1和2的挡光时间分别为t₁、t₂（小车通过光电门2后，砝码盘才落地），已知重力加速度为g，则对该小车实验要验证 的表达式是    ．

Answer

（1）不需要；

（2）5.50；

（3）

【解析】试题分析：（1）该实验中由于已经用传感器测出绳子拉力大小，故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量．

（2）游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数，不需估读．游标的零刻度线超过主尺上的刻度数为主尺读数，游标读数等于分度乘以对齐的根数．

（3）光电门测速度的原理是用平均速度来代替瞬时速度，根据功能关系可以求出需要验证的关系式．

【解析】
【解析】
（1）该实验中由于已经用传感器测出绳子拉力大小，不是将砝码和砝码盘的重力作为小车的拉力，故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量．

（2）游标卡尺的主尺读数为5mm，游标读数等于0.05×10mm=0.50mm，

所以最终读数为：5mm+0.50mm=5.50mm．

（3）由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．

滑块通过光电门1速度为：，

滑块通过光电门2速度为：，

根据功能关系需要验证的关系式为：．

故答案为：

（1）不需要；

（2）5.50；

（3）．