题目内容

【题目】为了验证动能定理,某学习小组在实验室组装了如图所示的装置, 备有下列器材:打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、天平、刻度 尺、细沙.他们称量滑块的质量为、沙和小桶的总质量为m 当滑块连接上纸带,让细线跨过滑轮并悬挂空的小桶时滑块处于静止状态。要完成该实验,请冋答下列问题:

1)实验时为保证细线拉力等于滑块所受的合外力,需要做的步骤是_____。实验时为保证滑块受到的力与沙、小桶的总重力大小基本相等,沙和小桶的总质量应满足的实验条件是__________.

2)在满足(1)问的条件下,让小桶带动滑块加速运动,如图所示为打点 计时器所打的纸带的一部分,图中ABCDE是按时间先后顺序确 定的计数点,相邻计数点间的时间间隔为T,相邻计数点间的距离标 注在图上,当地重力加速度为g,则滑块在BD两点间运动时,合力 对滑块做的功W _____ ,滑块动能的变化__________(用题中所给的表示数据的字母表示).

【答案】平衡摩擦力 沙和小桶的总质量远小于滑块的质量

【解析】

(1)[1]在该实验中,为了保证细线拉力等于滑块所受的合外力,首先要将木板一端抬高,以平衡摩擦力。

[2]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,由此解得:

由此可知当M>>m时,砂和砂桶的重力等于绳子的拉力,所以若使绳子拉力近似等于沙和沙桶的重力,应满足的条件是沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量,即m<<M

(2) [1]滑块在运动过程中外力做功为:W=mgx2+x3)。

[2]根据推论可知B点的瞬时速度为:C点的瞬时速度为:。动能的增加量为:

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