Question

18．用如图（甲）所示的实验装置来验证动能定理，

（a）该装置中的错误有：
①细线应与木板平行②打点计时器需要用交流电源③释放小车时应让小车从靠近计时器处释放．
（b）纠正装置错误后，为消除摩擦力的影响，实验前必须进行平衡摩擦力：将小车水平静止地放在长木板上，把木板不带滑轮的一端慢慢垫高，如图（乙），直到小车被轻推后做匀速直线运动为止．
（c）消除摩擦力的影响后，重新进行正确的操作，设砂与砂桶的质量为m，小车的质量为M，从静止释放小车，测得小车运动距离S，小车速度为v，设重力加速度为g，（设M＞＞m），则验证动能定理的表达式为：mgS=$\frac{1}{2}M{v}^{2}$（用所给的字母表达）．

Answer 1

分析 （1）分析实验的原理图，根据实验中的注意事项及减小误差的方法等分析本实验存在的问题；
（2）小车由静止下滑，说明重力沿斜面的分力大于摩擦力，因此平衡过度，当小车带动纸带匀速下滑时说明平衡摩擦力；
（3）实验要测量滑块动能的增加量和合力做的功，求出合力的功和动能的增加量即可．

解答 解：（1）安装仪器时我们需要注意：①细线应与木板平行，保证拉力在小车前进的方向上；
②打点计时器需要用交流电源；
③释放小车时应让小车从靠近计时器处释放，在纸带上打上尽量多的点；
（2）为消除摩擦力的影响，实验前必须进行平衡摩擦力：将小车水平静止地放在长木板上，把木板不带滑轮的一端慢慢垫高，直到小车被轻推后做匀速直线运动为止；
（3）合外力做的功为：mgS，动能增加量为$\frac{1}{2}M{v}^{2}$，则本实验需验证的数学表达式为mgS=$\frac{1}{2}M{v}^{2}$．
故答案为：（1）①细线应与木板平行；②打点计时器需要用交流电源；③释放小车时应让小车从靠近计时器处释放；（2）被轻推后做匀速直线运动为止；（3）mgS=$\frac{1}{2}M{v}^{2}$．

点评 本题考查了实验装置分析，知道实验原理与实验注意事项、分析清楚图示实验情景即可正确解题，难度适中．