题目内容
【题目】某探究学习小组的同学欲“探究合力做功与动能变化的关系”,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、滑块、细砂。当滑块连接上纸带,用细线通过滑轮挂上空的小砂桶时,释放小柄,滑块处于静止状态,重力加速度大小为g。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,__________ (填“需要”或“不需要”)满足“砂和砂桶的总质量远小于滑块的质量”,实验时首先要做的步骤是 ______________ 。
(3)在(2)的基础上,某同学测量出滑块的质量为M。往砂桶中装入适量的细砂,测得此时砂和砂桶的总质量为m。让砂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与 ()。则本实验最终要验证的数学表达式为 _________________________。(用题中的字母表示)
【答案】天平; 刻度尺; 需要; 平衡摩擦力; ;
【解析】
(1、3)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,以小车为对象验证“动能定理”,合外力做的功为,小车动能的变化量为:,所以我们需要验证,故还要天平测量质量和刻度尺测量L;
(2)小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力,要使拉力等于合力,则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力,故可以将长木板的一段垫高;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,对小车,有,解得,故当时,有.
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