题目内容
某探究学习小组的同学试图以图中的滑块为对象验证“动能定理”,他们在实验室组装了如图所示的一套装置,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、小木块、细沙.当滑块连上纸带,沙桶中不放沙子时,释放沙桶,滑块不动。要完成该实验,你认为:
(1)还需要的实验器材有 .
(2)实验时首先要做的步骤是 ,为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等,沙和沙桶的总质量应满足的条件是 .
(3)在上述的基础上,某同学测得滑块的质量M.往沙桶中装入适量的细沙,测得此时沙和沙桶的总质量m.接通电源,释放沙桶,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).则对滑块,本实验最终要验证的数学表达式为 (用题中的字母表示,已知重力加速度为g).
【答案】
(1)天平
刻度尺 (2)平衡摩擦力 沙和沙桶质量远小于小车质量
(3)
【解析】
试题分析:(1)根据打点计时器的纸带分析可计算出初末速度和小车对应的位移,但需要有测量长度的工具即刻度尺。要找到合外力做功,位移测量后,还要找到合外力,即沙和沙桶的重力,因此需要天平来测量质量从而计算重力。(2)实验设计中,把绳子拉力作为合力,即排除了摩擦力做功,所以实验首先要做的步骤是平衡摩擦力。对绳子拉力,我们以沙和沙桶重力来代替,事实上,绳子拉力并不等于重力,小车和沙桶做为一个整体,加速度,绳子拉力
,当
远小于
时,绳子拉力近似等于沙和沙桶重力。(3)若满足动能定理则有合外力做功等于动能变化量,即
.
考点:验证动能定理设计探究

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