某学习小组的同学们在实验室组装了一套如图1所示的装置来验证动能定理．(1)该学习小组的同学用砂和砂桶的重力作为滑块受到的合力.为了实现这个想法.该小组成员提出了以下实验措施.你认为有效的有BDE．A．保持砂和砂桶的质量远大于滑块的质量B．保持砂和砂桶的质量远小于滑块的质量C．保持长木板水平D．把长木板的左端垫起适当的� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

15．某学习小组的同学们在实验室组装了一套如图1所示的装置来验证动能定理．

（1）该学习小组的同学用砂和砂桶的重力作为滑块受到的合力，为了实现这个想法，该小组成员提出了以下实验措施，你认为有效的有BDE．
A．保持砂和砂桶的质量远大于滑块的质量
B．保持砂和砂桶的质量远小于滑块的质量
C．保持长木板水平
D．把长木板的左端垫起适当的高度以平衡摩擦力
E．调整滑轮的高度使细线与长A木板平行
（2）学习小组测量出砂和砂桶的质量m₁、滑块的质量m₂．实验中打出的一条纸带如图2所示，选取纸带中的B、K两点来验证，已知打点计时器的打点周期为T，重力加速度为g，还需要直接测量哪些物理量？砂和砂桶的质量m₁、滑块的质量m₂，AC间的距离s₁，JL间的距离s₂，BK间的距离s（写出物理量的名称和代表符号）．
（2）根据第（2）小题中的物理量写出动能定理的表达式${m}_{1}^{\;}gs=\frac{1}{2}{m}_{2}^{\;}（\frac{{s}_{2}^{\;}}{2T}）_{\;}^{2}-\frac{1}{2}{m}_{2}^{\;}（\frac{{s}_{1}^{\;}}{2T}）_{\;}^{2}$．

分析（1）小车在水平方向上受绳的拉力和摩擦力，想用钩码的重力表示小车受到的合外力，首先需要平衡摩擦力；其次要想用钩码的重力表示小车受到的合外力，必须要满足钩码的质量远小于小车的总质量．
（2）求动能的变化量就需要求B、K两点的速度，根据${v}_{B}^{\;}=\frac{{x}_{AC}^{\;}}{2T}$，${v}_{K}^{\;}=\frac{{x}_{JL}^{\;}}{2T}$，因此要测物块质量及AC和JL间的距离；合力做功等于砂桶重力做功，需要测砂桶质量，和BK距离；
（3）衡量做功根据W=Fscosα进行计算，用平均速度代替瞬时速度的方法求出BK两点的速度，进而求出动能的改变量．

解答解：（1）小车在水平方向上受绳的拉力和摩擦力，想用钩码的重力表示小车受到的合外力，首先需要平衡摩擦力；
设绳子上拉力为F，对小车根据牛顿第二定律有：
F=Ma ①
钩码有：mg-F=ma ②
F=$\frac{Mmg}{M+m}$=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$由此可知当M＞＞m时，够码的重力等于绳子的拉力即为小车是合外力
故适当垫高长木板右端，以平衡摩擦力，使钩码的质量远小于小车的质量，
故选：BDE．
（2）需要测量的物理量有：砂和砂桶的质量m₁、滑块的质量m₂，AC间的距离s₁，JL间的距离s₂，BK间的距离s
（3）则此过程恒力做的功W=m₁gs
B点的速度${v}_{B}^{\;}=\frac{{s}_{1}^{\;}}{2T}$
K点的速度${v}_{K}^{\;}=\frac{{s}_{2}^{\;}}{2T}$
所以动能的改变量$△{E}_{k}^{\;}=\frac{1}{2}{m}_{2}^{\;}{v}_{K}^{2}-\frac{1}{2}{m}_{2}^{\;}{v}_{B}^{2}$=$\frac{1}{2}{m}_{2}^{\;}（\frac{{s}_{2}^{\;}}{2T}）_{\;}^{2}-\frac{1}{2}{m}_{2}^{\;}（\frac{{s}_{1}^{\;}}{2T}）_{\;}^{2}$
动能定理的表达式：${m}_{1}^{\;}gs=\frac{1}{2}{m}_{2}^{\;}（\frac{{s}_{2}^{\;}}{2T}）_{\;}^{2}-\frac{1}{2}{m}_{2}^{\;}（\frac{{s}_{1}^{\;}}{2T}）_{\;}^{2}$
故答案为：（1）BDE （2）砂和砂桶的质量m₁、滑块的质量m₂，AC间的距离s₁，JL间的距离s₂，BK间的距离s
（3）${m}_{1}^{\;}gs=\frac{1}{2}{m}_{2}^{\;}（\frac{{s}_{2}^{\;}}{2T}）_{\;}^{2}-\frac{1}{2}{m}_{2}^{\;}（\frac{{s}_{1}^{\;}}{2T}）_{\;}^{2}$

点评要明确此题在验证合外力的功与动能变化间的关系中用到的原理，围绕实验原理，明确实验目的，根据相应的物理规律可知需要测量的物理量及实验时的注意事项．

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