問題詳情:
某同學用如圖所示的氣墊導軌和光電門裝置來做“驗*動能定理”的實驗,他的*作步驟如下∶
①將一端帶有定滑輪的氣墊導軌放置在實驗臺上,②將光電門固定在氣墊軌道上離定滑輪較近一端的某點B處,③將帶有遮光條的質量爲M的滑塊放置在氣墊導軌上的A處,④用n個質量爲m的鉤碼連接成串,經繞過滑輪的細線拉滑塊,使滑塊從A點由靜止釋放,在光電計時器上讀出遮光條透過光電門的時間t ,⑤改變鉤碼個數,使滑塊每次從同一位置A由靜止釋放,重複上述實驗過程。實驗中釋放點A到光電門的距離爲s ,遮光條的寬度爲d:
(1)該同學*作中疏漏的重要實驗步驟是___________;
(2)數據處理時,該同學認爲鉤碼的總重力等於滑塊所受的外力,得出滑塊動能的表達式爲______,滑塊所受外力做功的表達式爲______;
(3)根據你掌握的物理知識判斷,該同學認爲“鉤碼的總重力等於滑塊所受的外力”,是否合理,並說明理由______;
(4)該同學正確*作後,用圖像法處理數據,若以鉤碼個數爲橫軸,以時間t的____次方爲縱軸,畫出的圖像是直線,直線斜率的表達式是____。
【回答】
第①步中,氣墊導軌應調水平 nmgs 不合理,因鉤碼處於失重狀態,因而鉤碼的總重力大於滑塊所受的外力 -2
【解析】
(1)爲了保*細繩的拉力爲滑塊的合外力,需要細繩與導軌平行,則第①步中,氣墊導軌應調水平;
(2)對滑塊進行分析,合外力做功等於動能的變化,若鉤碼的總重力等於滑塊所受的外力,則滑塊動能的表達式爲
滑塊所受外力做功的表達式爲
(3)若同學認爲“鉤碼的總重力等於滑塊所受的外力”是不合理的,對鉤碼由牛頓第二定律
對滑塊
聯立可得
故當時,,則理由是因鉤碼處於失重狀態,因而鉤碼的總重力大於滑塊所受的外力。
(4)若,對滑塊由動能定理
可得
故以時間t的負二次方爲縱軸,以鉤碼個數n爲橫軸,畫出的圖像是直線,直線斜率的表達式是。
知識點:動能和動能定律
題型:實驗,探究題