题目内容

【题目】如图(a)所示是探究动能定理的装置,除图示器材外,还有打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、天平和细沙.

(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和沙桶的总重力大小基本相等,应满足的实验条件是________________________________________________ ,实验时首先要做的步骤是__________________

(3)如图(b)所示是滑块(质量为M)在沙和沙桶的总质量为m条件下做匀加速直线运动的纸带,测量数据已用字母表示在图中,打点计时器的打点周期为T,则本实验最终要得到的数学表达式为_______________________ .(用题中的字母表示)

【答案】 刻度尺 沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量 平衡摩擦力

【解析】(1) 以小车为对象验证“动能定理”,合外力做的功为:mgL,小车动能的变化量为: 所以我们需要验证: 需要测量或计算的物理量为:mMLv,所以还需要的仪器有:刻度尺

设绳子上拉力为F,对小车根据牛顿第二定律有:F=Ma对砂桶和砂有:mg-F=ma 由此可知当M>>m时,砂和砂桶的重力等于绳子的拉力,首先要平衡摩擦力

(2) 以小车为对象验证“动能定理”,合外力做的功为:W=mgxAB

小车经过AB两点时的速度大小分别为:

小车动能的变化量为,由以上各式可得我们需要验证表达式:

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;

实验要测量滑块动能的增加量和合力做的功,求出合力的功和动能的增加量即可

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