Question

如图所示的装置，可用于探究恒力做功与动能变化的关系。水平轨道上安装两个光电门，光电门1和光电门2的中心距离s，挡光板的宽度d。滑块（含力传感器和挡光板）质量为M。细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘。实验步骤如下：

(1)先保持轨道水平，通过调整砝码盘里砝码的质量来平衡摩擦力，当滑块做匀速运动时传感器示数为F₀。

(2)增加砝码质量，使滑块加速运动，记录传感器示数。请回答：

①该实验____________（填“需要”或“不需要”）满足砝码和砝码盘的总质量m远小于M；

②滑块与水平桌面的动摩擦因数μ=______________ （用F₀、M、重力加速度g来表示）；

③某次实验过程：力传感器的读数F，滑块通过光电门1和光电门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。该实验需验证滑块的动能改变与恒力做功的关系的表达式是 ____________________________________（用题中物理量字母表示）。

Answer

不需要

【解析】(1)该实验中由于已经用传感器测出绳子拉力大小即为小车的真实合力，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)对滑块由牛顿第二定律可得，当匀速运动时，则

(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，整理得: .