题目内容

为了验证动能定理,某学习小组在实验室组装了如图的装置外,还备有下列器材:打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、天平、细沙.他们称量滑块的质量为M、沙和小桶的总质量为m.当滑块连接上纸带,用细线通过滑轮挂上空的小桶时,滑块处于静止状态.要完成该实验,则:

(1)还缺少的实验器材是      .
(2)实验时为保证细线拉力等于滑块所受的合外力,首先要做的步骤是      ;实验时为保证细线的拉力与沙、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     .
(3)在(2)问的基础上,让小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,测出该两点的间距为L、打下该两点时滑块的速度大小为v1、v2(v1< v2),已知当地的重力加速度为g. 写出实验要验证的动能定理表达式       (用题中所给的字母表示).
(1) 刻度尺    (2) 平衡摩擦力  m<<M     (3)

试题分析:(1)根据实验目的及实验原理知,本实验需测量滑块运动的距离,因此还缺少的实验器材是刻度尺。
(2)在该实验中,为了保证细线拉力等于滑块所受的合外力,首先要在不挂沙和沙桶时将木板不带滑轮的一端抬高,使重力、支持力和摩擦力的合力为零,即平衡摩擦力;设滑块受到的拉力大小为,加速度为a,根据牛顿第二定律,对滑块有:,对沙和小桶有:,解得:,当时,才可以认为,所以实验时为保证细线的拉力与沙、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沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量,即。
(3)运动过程中合外力对滑块做功为:;滑块动能的增量为:,根据动能定理实验要验证的表达式为:,即。
练习册系列答案
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某同学把附有滑轮的长木板放在实验桌上,将细绳一端拴在小车上,另一端绕过定滑轮,挂上适当的钩码,使小车在钩码的牵引下运动,以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系,此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等。组装的实验装置如图所示。

①若要完成该实验,必需的实验器材还有哪些                                              。
②实验开始时,他先调节木板上定滑轮的高度,使牵引小车的细绳与木板平行,他这样做的目的是下列的哪个            (填字母代号)
A避免小车在运动过程中发生抖动
B可使打点计时器在纸带上打出的点清晰
C可以保证小车最终能够实现匀速直线运动
D可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力
③平衡摩擦力后,当他用多个钩码牵引小车时,发现小车运动过快,致使打出的纸带上点数较少,难以选到合适的点计算小车速度,在保证所挂钩码数目不变的条件下,请你利用本实验的器材提出一个解决办法:                                                                 。
④他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功,经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些,这一情况可能是下列哪些原因造成的             (填字母代号)。
A在接通电源的同时释放了小车
B小车释放时离打点计时器太近
C阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉
D钩码匀加速运动,钩码重力大于细绳拉力

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