题目内容

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1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一台，导线、复写纸、纸带、细沙若干．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还需要补充的实验器材是
天平 刻度尺
天平 刻度尺
．
②某同学的实验步骤如下：用天平称量滑块的质量M．往沙桶中装入适量的细沙，让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m．在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L，算出这两点的速度v1与v2．
他用沙和沙桶的总重力表示滑块受到的合外力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为在图示情况下还应该采取的一项具体操作是：
平衡摩擦力，先将小沙桶和滑块的连线断开，用小木块将长木板的左端稍稍垫起，直至轻推滑块，打下点距分布均匀的纸带为止．
平衡摩擦力，先将小沙桶和滑块的连线断开，用小木块将长木板的左端稍稍垫起，直至轻推滑块，打下点距分布均匀的纸带为止．
；应控制的实验条件是：
实验中保持m＜＜M．
实验中保持m＜＜M．
；
③若挑选的一条点迹清晰的纸带如下，且已知滑块的质量为M，沙和沙桶的总质量为m，相邻两个点之间的时间间隔为T，从A点到B、C、D、E、F点的距离依次为S1、S2、S3、S4、S5（图2中未标出S3、S4、S5），则由此可求得纸带上由B点到E点所对应的过程中，沙和沙桶的重力所做的功W=
mg（S4-S1）
mg（S4-S1）
；该滑块动能改变量的表达式为△EK=
1
2
M[(
S5-S3
2T
)2-(
S2
2T
)2]
1
2
M[(
S5-S3
2T
)2-(
S2
2T
)2]
．（结果用题中已知物理量的字母表示）
分析：本题的关键是明确该实验的实验原理和方法，只有平衡摩擦力才能使滑块受到的拉力为合力，只有满足沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量才能使绳子的拉力等于沙和沙桶的重力，然后求出合力对滑块做的功和滑块动能的变化，比较即可．
解答：解：①②、因挂上空桶时滑块静止时，说明滑块受到摩擦力作用，应首先平衡摩擦力，这样滑块受到的合力即为绳对小车的拉力．要求总功和动能需要知道滑块的质量和滑块的位移，故应需要有天平和刻度尺．
平衡摩擦力的方法为先将小沙桶和滑块的连线断开，用小木块将长木板的左端稍稍垫起，直至轻推滑块，打下点距分布均匀的纸带为止．
对系统运用牛顿第二定律得，a=
mg
M+m
，则绳子的拉力T=Ma=
Mmg
M+m
=
mg
1+
m
M
，当m＜＜M时，沙和沙桶的重力等于绳子的拉力，从而等于滑块所受的合力．
③沙和沙桶的重力所做的功W=mg（S4-S1）
v1=
S2
2T
，v2=
S5-S3
2T
，则滑块动能的增加量为△EK=
1
2
M[(
S5-S3
2T
)2-(
S2
2T
)2]．
故答案为：（1）①天平   刻度尺  
②具体操作是：平衡摩擦力，先将小沙桶和滑块的连线断开，用小木块将长木板的左端稍稍垫起，直至轻推滑块，打下点距分布均匀的纸带为止．
应控制的实验条件是：实验中保持m＜＜M．
③W=mg（S4-S1）△EK=
1
2
M[(
S5-S3
2T
)2-(
S2
2T
)2]
点评：解决本题的关键注意在本实验中有两个认为，一认为滑块所受的拉力等于滑块的合力，二认为滑块所受拉力等于沙和沙桶的重力．
练习册系列答案
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某探究学习小组的同学欲以如图装置中的滑块为对象验证“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、垫块．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
天平
天平
、
刻度尺
刻度尺
．（两个）
（2）实验时为了保证滑块（质量为M）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m应满足的实验条件是
m＜＜M
m＜＜M
，实验时首先要做的步骤是
平衡摩擦力
平衡摩擦力
．
（3）在（2）的基础上，某同学用天平称量滑块的质量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）．则对滑块，本实验最终要验证的数学表达式为
mgL=
1
2
M
v
2
2
-
1
2
M
v
2
1
mgL=
1
2
M
v
2
2
-
1
2
M
v
2
1
（用题中的字母表示）．
（4）要探究滑块与沙及沙桶组成的系统机械能是否守恒，如果实验时所用滑块质量为M，沙及沙桶总质量为m，让沙桶带动滑块在水平气垫导轨上加速运动，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）．则最终需验证的数学表达式为
mgL=
1
2
(m+M)(
v
2
2
-
v
2
1
)
mgL=
1
2
(m+M)(
v
2
2
-
v
2
1
)
（用题中的字母表示）．
（2013?开封一模）某探究学习小组的同学欲探究恒力做功与物体动能变化的关系，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，另外他们还找到打点计时器所用的学生电源一台、天平、刻度尺、导线、复写纸、纸带、小桶和沙子若干．当小车连接上纸带，用细线通过滑轮挂上小沙桶．
（1）某同学的实验步骤如下：用天平称量小车的质量M和沙与桶的总质量m．让沙桶带动小车加速运动，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，算出这两点的速度v1与v2．
①本实验装置图1（准备放开小车时刻）中有什么缺点或错误？
细线与轨道平面应该平行，初始时刻小车应紧靠打点计时器．
细线与轨道平面应该平行，初始时刻小车应紧靠打点计时器．

②要完成本实验，还缺哪些重要实验步骤？
调节轨道的倾斜程度，使小车在无拉力时能在轨道上匀速运动（或平衡摩擦力）
调节轨道的倾斜程度，使小车在无拉力时能在轨道上匀速运动（或平衡摩擦力）

③本实验认为小车所受合外力等于沙桶重力，则应控制的实验条件是什么？
M＞＞m
M＞＞m

（2）在实验操作正确的前提下，若挑选的一条点迹清晰的纸带如图2所示，已知    相邻两个点间的时间间隔为T，从A点到B、C、D、E、F点的距离依次为s1、s2、s3、s4、s5（图中未标s3、s4、s5），则由此可求得纸带上由B点到E点所对应过程中，合外力对小车所做的功W=
mg（S4-S1）
mg（S4-S1）
；该小车动能改变量的表达式为△EK=
M
8T2
[(S5-S3)2-
S
2
2
]
M
8T2
[(S5-S3)2-
S
2
2
]
（结果用题中已知物理量的符号表示）；若满足
W≈△Ek
W≈△Ek
，则动能定理得证．
某探究学习小组的同学欲探究“滑块与桌面间的动摩擦因数”他们在实验室组装了一套如图1所示的装置，另外他们还找到打点计时器及所用的学生电源一台、天平、刻度尺、导线、纸带、钩码若干．

（1）小组同学的实验步骤如下：用天平称量滑块的质量M=300g，将滑块放在水平桌面上并连接上纸带，用细线通过滑轮挂上两个钩码（每个钩码质量为100g），调整滑轮高度使拉滑块的细线与桌面平行，让钩码拉动滑块由静止开始加速运动，用打点计时器记录其运动情况．
实验纸带的记录如图2所示，图中前几个点模糊，因此从A点开始每打5个点取一个计数点，若电源频率为50赫兹，则物体运动的加速度为
0.64
0.64
m/s2．（结果保留两位有效数字），滑块与桌面间的动摩擦因数μ=
0.56
0.56
（重力加速度为g=10m/s2）．
（2）为提高实验结果的准确程度，某同学对此实验提出以下建议：①绳的质量要轻
②在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好
③实验时尽量保持拉动滑块的细线与桌面平行
④尽量保证钩码只沿竖直方向运动，不要摇晃
以上建议中确实对提高准确程度有作用的是
①③④
①③④
．（在答题卡上对应区域填入选项前的编号）
（2008?湛江二模）某探究学习小组的同学欲验证动能定理，他们在实验室已组装了一套如图1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一台，天平、导线、复写纸、纸带、细沙若干．当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时已完成了平衡摩擦力的操作．若你是小组中的一位成员，要完成该项实验，则：
①还需要的实验器材
刻度尺
刻度尺
．
②在沙桶中放适量的沙进行实验，且已知滑块的质量为M，沙和沙桶的总质量为m（M远大于m），若挑选一条点迹清晰的纸带如图2所示，相邻两个点之间的时间间隔为T，从A点到B、C、D、E、F点的距离依次为S1、S2、S3、S4、S5（图中未标出S3、S4、S5），则由此可求得纸带上由B点到E点所对应的过程中，滑块合力所做的功约为W=
mg（s4-s3）
mg（s4-s3）
； 该滑块动能改变量的表达式为△Ek=
1
2
M((
S5-S3
2T
)2-(
S2
2T
)2)
1
2
M((
S5-S3
2T
)2-(
S2
2T
)2)
．（结果用题中已知物理量的字母表示） 
（2007?佛山二模）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一台，导线、复写纸、纸带、细沙若干．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）还需要补充的实验器材是
天平；刻度尺；小木块
天平；刻度尺；小木块
．
（2）某同学的实验步骤如下：用天平称量滑块的质量M．往沙桶中装入适量的细沙，让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m．在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L，算出这两点的速度v1与v2．要完成本实验，还缺哪些实验步骤或应控制的实验条件？若用如上的字母代表实验中测量到的物理量，写出本实验最终要验证的数学表达式．
（3）若挑选的一条点迹清晰的纸带如下，且已知滑块的质量为M，沙和沙桶的总质量为m，相邻两个点之间的时间间隔为T，从A点到B、C、D、E、F点的距离依次为S1、S2、S3、S4、S5（图中未标出S3、S4、S5），则由此可求得纸带上由B点到E点所对应的过程中，沙和沙桶的重力所做的功W=
mg（s4-s1）
mg（s4-s1）
；该滑块动能改变量的表达式为△EK=
1
2
M[(
S5-S3
2T
)2-(
S2
2T
)2]
1
2
M[(
S5-S3
2T
)2-(
S2
2T
)2]
．（结果用题中已知物理量的字母表示）

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