Question

【題目】如圖(a)所示是探究動能定理的裝置，除圖示器材外，還有打點(diǎn)計時器所用的學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、天平和細(xì)沙．

(1)你認(rèn)為還需要的實(shí)驗(yàn)器材有__________．

(2)實(shí)驗(yàn)時為了保證滑塊受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等，應(yīng)滿足的實(shí)驗(yàn)條件是________________________________________________ ，實(shí)驗(yàn)時首先要做的步驟是__________________。

(3)如圖(b)所示是滑塊（質(zhì)量為M）在沙和沙桶的總質(zhì)量為m條件下做勻加速直線運(yùn)動的紙帶，測量數(shù)據(jù)已用字母表示在圖中，打點(diǎn)計時器的打點(diǎn)周期為T，則本實(shí)驗(yàn)最終要得到的數(shù)學(xué)表達(dá)式為_______________________ ．（用題中的字母表示）

Answer 1

【答案】 刻度尺 沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量 平衡摩擦力

【解析】(1) 以小車為對象驗(yàn)證“動能定理”，合外力做的功為：mgL，小車動能的變化量為： ，所以我們需要驗(yàn)證： ，需要測量或計算的物理量為：m，M，L，v，所以還需要的儀器有：刻度尺；

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， ，由此可知當(dāng)M＞＞m時，砂和砂桶的重力等于繩子的拉力，首先要平衡摩擦力；

(2) 以小車為對象驗(yàn)證“動能定理”，合外力做的功為：W=mgxAB

小車經(jīng)過A、B兩點(diǎn)時的速度大小分別為： ，

小車動能的變化量為，由以上各式可得我們需要驗(yàn)證表達(dá)式： 。

點(diǎn)晴：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；

實(shí)驗(yàn)要測量滑塊動能的增加量和合力做的功，用沙和沙桶的總質(zhì)量表示滑塊受到的拉力，對滑塊受力分析，受到重力、拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，必須使重力的下滑分量等于摩擦力；同時重物加速下降，處于失重狀態(tài)，故拉力小于重力，可以根據(jù)牛頓第二定律列式求出拉力表達(dá)式分析討論；

實(shí)驗(yàn)要測量滑塊動能的增加量和合力做的功，求出合力的功和動能的增加量即可。