Question

在“探究动能定理”实验中，某实验小组采用如图甲所示的装置，在水平气垫导轨上安装了两个光电门M、N，滑块上固定一遮光条，细线绕过定滑轮将滑块与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码．已知遮光条的宽度为d，滑块与遮光条的总质量为m．

（1）接通气源，滑块从A位置由静止释放，读出遮光条通过光电门M、N的时间分别为t₁、t₂，力传感器的示数F，改变钩码质量，重复上述实验．

①为探究在M、N间运动过程中细线拉力对滑块做的功W和滑块动能增量ΔE_k的关系，还需要测量的物理量是______（写出名称及符号）．

②利用上述实验中直接测量的物理量表示需探究的关系式为______．

（2）保持钩码质量不变，改变光电门N的位置，重复实验，根据实验数据作 出从M到N过程中细线拉力对滑块做的功W与滑块到达N点时动能E_k的关系图象，如图乙所示，由图象能探究动能定理，则图线斜率约等于____，图线在横轴上的截距表示______．

（3）下列不必要的实验操作和要求有______（请填写选项前对应的字母）．

A．调节气垫导轨水平

B．测量钩码和力传感器的总质量

C．调节滑轮使细线与气垫导轨平行

D．保证滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量

Answer

光电门M、N间的距离L 1 滑块经过光电门M时的动能 BD

【解析】

（1）①实验要求解拉力功，根据W=FL，需要测量两个光电门的间距L；
②功：W=FL，通过两个光电门的速度分别为：vM＝、vN＝；故动能增加量为：△Ek＝；故需要验证的表达式为：FL=；
（2）根据动能定理，有：W=，故W-EKN图象的斜率为1，图线在横轴上的截距表示滑块经过光电门M时的动能；
（3）调节气垫导轨水平，可以保证合力等于拉力，故A步骤是必须的；由于有力传感器直接测量力的大小，故不需要测量钩码质量，故B步骤不是必须的；调节滑轮细线与气垫导轨平行，保证拉力水平，故C步骤是必须的；由于已经有力传感器来测量力的大小，故不需要保证滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量，即D步骤不是必须的；故选BD.