题目内容

【题目】某探究学习小组的同学欲验证动能定理,他们在实验室组装了一套如图所示的装置,另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙.当滑块连接上纸带,用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时,释放小桶,滑块处于静止状态.

若你是小组中的一位成员,要完成该项实验,则:

(1)你认为还需要的实验器材有____________

(2)实验时为了保证滑块受到的合力与沙桶的总重力大小基本相等,沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是_______________,实验时首先要做的步骤是_______________

(3)在(2)的基础上,某同学用天平称量滑块的质量为M.往沙桶中装入适量的细沙,用天平称出此时沙和沙桶的总质量为m.让沙桶带动滑块加速运动.用打点计时器记录其运动情况,在打点计时器打出的纸带上取两点,测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2(v1<v2).则本实验最终要验证的数学表达式为______________.(用题中的字母表示实验中测量得到的物理量)

【答案】1)刻度尺,天平

2)沙和沙桶的质量远小于滑块的质量,平衡摩擦力

3mgL=Mv22﹣v12

【解析】(1)实验要验证动能增加量和总功是否相等,故需要求出总功和动能,故还要天平和刻度尺;

(2)沙和沙桶加速下滑,处于失重状态,其对细线的拉力小于重力,设拉力为T,根据牛顿第二定律,有

对沙和沙桶,有 mg﹣T=ma

对小车,有 T=Ma

故当m<<M时,有T≈mg;

实验时首先要做的步骤是平衡摩擦力.

(3)合力功为mgL,实验探究合力功与动能变化的关系,所以本实验最终要验证的数学表达式为mgL=M(v22﹣v12).

点晴:根据实验原理,得到需要验证的表达式,从而确定需要的器材;

实验要测量滑块动能的增加量和合力做的功,用沙和沙桶的总质量表示滑块受到的拉力,对滑块受力分析,受到重力、拉力、支持力和摩擦力,要使拉力等于合力,必须使重力的下滑分量等于摩擦力;同时重物加速下降,处于失重状态,故拉力小于重力,可以根据牛顿第二定律列式求出拉力表达式分析讨论.

练习册系列答案
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U/V

0

1.50

1.80

1.90

2.00

2.08

2.19

2.33

I/mA

0

0

0.01

0.02

0.04

0.06

0.09

0.20

U/V

2.43

2.51

2.56

2.62

2.70

2.82

2.87

I/mA

0.50

0.80

1.00

3.00

5.00

9.00

11.01

①请在下图乙中以笔画线代替导线,按实验要求将实物图中的连线补充完整_______

②请你根据少年科学家们实验时收集到的数据,在图丙所示的坐标纸中画出该发光二极管)的伏安特性曲线(IU图线)______

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