题目内容
【题目】按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
(1)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、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和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vl与v2(vl<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)。
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【答案】(1)天平和刻度尺 (2)沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量 平衡摩擦力 (3)mgL=
M
–
M![]()
【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,对小车,有T=Ma,解得,T=
mg,故当M>>m时,有T≈mg,小车下滑时受到重力、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:
M
–
M
,故答案为:mgL=
M
–
M
。