Question

（2011?汕頭一模）如圖甲是驗證動能定理的裝置，除圖示器材外，還有打點計時器所用的學生電源、導線、復寫紙，天平和細沙．
①你認為還需要的實驗器材有

刻度尺

．
②實驗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，應滿足的實驗條件是

沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于滑塊的質(zhì)量

，實驗時首先要做的步驟是

平衡摩擦力

．
③圖乙是滑塊（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動的紙帶．測量數(shù)據(jù)已用字母表示在圖中，打點計時器的打點周期為T．則本實驗最終要驗證的數(shù)學表達式為

mgx_AB=

1

2

M（

x 2 B - x 2 A

4T2

）

．（用題中的字母表示）

Answer 1

分析：①處理實驗數(shù)據(jù)時，需要求出滑塊的速度，需要用刻度尺測出紙帶上兩計數(shù)點間的距離；
②實驗前要平衡摩擦力，使滑塊受到的合力等于沙和沙桶的重力；只有在滑塊質(zhì)量遠大于沙和沙桶總質(zhì)量的情況下，才可近似認為滑塊受到的拉力等于沙和沙桶的重力．
③由勻變速運動的推論求出滑塊的瞬時速度，代入動能定理表達式即可正確解題．

解答：解：①處理實驗數(shù)據(jù)時需要測出計數(shù)點間的距離，因此實驗還需要刻度尺．
②實驗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，需要保證沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于滑塊的質(zhì)量；實驗時首先要平衡滑塊受到的摩擦力．
③做勻變速運動的物體在某段時間內(nèi)的平均速度等于該段時間中間時刻的瞬時速度，則A點的速度v_A=

xA

2T

，B點的速度v_B=

xB

2T

，
由動能定理得：mgx_AB=

1

2

Mv_B²-

1

2

Mv_A²=

1

2

M（

x 2 B - x 2 A

4T2

），則實驗最終要驗證的數(shù)學表達式為：mgx_AB=

1

2

M（

x 2 B - x 2 A

4T2

）；
故答案為：①刻度尺；②沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于滑塊的質(zhì)量；平衡摩擦力．③mgx_AB=

1

2

M（

x 2 B - x 2 A

4T2

）．

點評：該題考查了力學實驗的基本操作和數(shù)據(jù)處理，正確解答這些問題的關鍵是明確實驗原理，提高應用基本物理規(guī)律解決實驗問題的能力．