Question

為了驗證動能定理，某學習小組在實驗室組裝了如圖的裝置外，還備有下列器材：打點計時器所用的學生電源、導線、復寫紙、天平、細沙。他們稱量滑塊的質(zhì)量為M、沙和小桶的總質(zhì)量為m。當滑塊連接上紙帶，用細線通過滑輪掛上空的小桶時，滑塊處于靜止狀態(tài)。要完成該實驗，則：

⑴還缺少的實驗器材是 。

⑵實驗時為保證滑塊受到的合力與沙、小桶的總重力大小基本相等，沙和小桶的總質(zhì)量應(yīng)滿足的實驗條件是 ，實驗時為保證細線拉力等于滑塊所受的合外力，首先要做的實驗步驟是 。

⑶在⑵問的基礎(chǔ)上，讓小桶帶動滑塊加速運動，用打點計時器記錄其運動情況，在打點計時器打出的紙帶上取兩點，測出該兩點的間距為L、打下該兩點時滑塊的速度大小為v1、v2（v1< v2），已知當?shù)氐闹亓�加速度為g。 寫出實驗要驗證的動能定理表達式： （用題中所給的字母表示）。

 

 

Answer 1

(1) 刻度尺；(2) m<<M ； 平衡摩擦力；(3)

【解析】

試題分析:（1） 根據(jù)題意本實驗需要測量滑塊的位移，所以還缺少的器材是刻度尺．

（2）在該實驗中，為了保證細線拉力等于滑塊所受的合外力，首先要將木板一端抬高，以平衡摩擦力；

設(shè)繩子上拉力為F，對小車根據(jù)牛頓第二定律有：F=Ma，對砂桶和砂有：mg-F=ma，由此解得：

F=，由此可知當M＞＞m時，砂和砂桶的重力等于繩子的拉力，所以若使繩子拉力近似等于沙和沙桶的重力，應(yīng)滿足的條件是沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于滑塊的質(zhì)量，即m＜＜M。由受力分析可知，為保證細線拉力為木塊的合外力，首先要做的是平衡摩擦力。

(3) 運動過程中外力做功為：W=mgL；

動能的增加量為：

根據(jù)動能定理實驗要驗證的表達式為為：

考點：探究功與速度變化的關(guān)系