题目内容

（2011?汕头一模）如图甲是验证动能定理的装置，除图示器材外，还有打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸，天平和细沙．
①你认为还需要的实验器材有
刻度尺
刻度尺
．
②实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，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
沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量
，实验时首先要做的步骤是
平衡摩擦力
平衡摩擦力
．
③图乙是滑块（质量为M）在沙和沙桶的总质量为m条件下做匀加速直线运动的纸带．测量数据已用字母表示在图中，打点计时器的打点周期为T．则本实验最终要验证的数学表达式为
mgxAB=
1
2
M（
x
2
B
-
x
2
A
4T2
）
mgxAB=
1
2
M（
x
2
B
-
x
2
A
4T2
）
．（用题中的字母表示）
分析：①处理实验数据时，需要求出滑块的速度，需要用刻度尺测出纸带上两计数点间的距离；
②实验前要平衡摩擦力，使滑块受到的合力等于沙和沙桶的重力；只有在滑块质量远大于沙和沙桶总质量的情况下，才可近似认为滑块受到的拉力等于沙和沙桶的重力．
③由匀变速运动的推论求出滑块的瞬时速度，代入动能定理表达式即可正确解题．
解答：解：①处理实验数据时需要测出计数点间的距离，因此实验还需要刻度尺．
②实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，需要保证沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量；实验时首先要平衡滑块受到的摩擦力．
③做匀变速运动的物体在某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度，则A点的速度vA=
xA
2T
，B点的速度vB=
xB
2T
，
由动能定理得：mgxAB=
1
2
MvB2-
1
2
MvA2=
1
2
M（
x
2
B
-
x
2
A
4T2
），则实验最终要验证的数学表达式为：mgxAB=
1
2
M（
x
2
B
-
x
2
A
4T2
）；
故答案为：①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．③mgxAB=
1
2
M（
x
2
B
-
x
2
A
4T2
）．
点评：该题考查了力学实验的基本操作和数据处理，正确解答这些问题的关键是明确实验原理，提高应用基本物理规律解决实验问题的能力．
练习册系列答案
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