Question

15．某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲以下圖裝置中的小車為研究對象驗(yàn)證“動量定理”，他們在實(shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖所示的裝置，另外他們還找到了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶．當(dāng)小車連接上紙帶，用細(xì)線通過滑輪掛上鉤碼時(shí)，釋放鉤碼，并使小車處于靜止?fàn)顟B(tài)．要完成該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，則：
（1）還需要的實(shí)驗(yàn)器材有AB．
A．天平   B．刻度尺   C．秒表    D．游標(biāo)卡尺
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)為了保證小車（質(zhì)量為M）受到的合力與鉤碼的總重力（mg）大小基本相等，在滿足m＜＜M的條件下，實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要做的步驟是平衡摩擦力．
（3）在（2）的基礎(chǔ)上，某同學(xué)用天平稱量小車的質(zhì)量M及鉤碼的總質(zhì)量m．讓鉤碼帶動小車加速運(yùn)動，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄其運(yùn)動情況，在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上取兩點(diǎn)A、B，如圖所示測出S_A、S_B，已知交流電源的頻率為f．則對小車，本實(shí)驗(yàn)最終要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為$mg•\frac{10}{f}=M\frac{{f{S_B}}}{2}-M\frac{{f{S_A}}}{2}$（用題中的字母表示實(shí)驗(yàn)中測量得到的物理量）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，得到需要驗(yàn)證的表達(dá)式，從而確定需要的器材；
（2）實(shí)驗(yàn)要測量小車受到的沖量和動量變化，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可明確應(yīng)進(jìn)行的操作；
（3）小車受到的沖量為滑塊重力產(chǎn)生的沖量，根據(jù)動量定理可明確對應(yīng)的表達(dá)式．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證動能增加量和總功是否相等，故需要求出總功和動能，故還要天平和刻度尺；
故選AB；
（2）滑塊下滑時(shí)受到重力、細(xì)線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應(yīng)該用重力的下滑分量來平衡摩擦力，故可以將長木板的一段墊高；
故答案為：平衡摩擦；
（3）以A為起點(diǎn)B為終點(diǎn)進(jìn)行分析，由圖可知，兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔為t=10T=$\frac{10}{f}$；
根據(jù)平均速度公式可知，A點(diǎn)的速度為：
v_A=$\frac{f{S}_{A}}{2}$；
B點(diǎn)的速度為：v_B=$\frac{f{S}_{B}}{2}$
根據(jù)動量定理可知：
mgt=Mv_B-Mv_A
解得：$mg•\frac{10}{f}=M\frac{{f{S_B}}}{2}-M\frac{{f{S_A}}}{2}$
故答案為：（1）A、B；  （2）平衡摩擦力；
（3）$mg•\frac{10}{f}=M\frac{{f{S_B}}}{2}-M\frac{{f{S_A}}}{2}$

點(diǎn)評 本實(shí)驗(yàn)為課本中沒有的實(shí)驗(yàn)，但分析即可以發(fā)現(xiàn)，本題借助了幾個(gè)我們所學(xué)過的實(shí)驗(yàn)，同時(shí)只需要明確驗(yàn)證動量定理的內(nèi)容即可正確列式求解．