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实-5-11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.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____________. 

(2)实验时为了保证滑块受到的合力与沙桶的总重力大小基本相等,沙和沙桶的总质 量应满足的实验条件是_______________,实验时首先要做的步骤是 ________________. 

(3)在(2)的基础上,某同学用天平称量滑块的质量为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为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).则本实验最终要验证的数学表达式为______________.(用题中的字母表示实验中测量得到的物理量) 


【答案】 (1)天平、刻度尺 (2)沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量 平衡摩擦力 

(3)

【解析】

(1)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,故还要天平和刻度尺;

(2)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mg-T=ma

对滑块,有T=Ma

解得

故当M>>m时,有T≈mg

滑块下滑时受到重力、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;

(3)总功为:mgL

动能增加量为:。

【考点】探究功与速度变化的关系


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