Question

【题目】如图(a)所示是探究动能定理的装置，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__________．

(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________________________________________________ ，实验时首先要做的步骤是__________________。

(3)如图(b)所示是滑块（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，则本实验最终要得到的数学表达式为_______________________ ．（用题中的字母表示）

Answer 1

【答案】 刻度尺 沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量 平衡摩擦力

【解析】(1) 以小车为对象验证“动能定理”，合外力做的功为：mgL，小车动能的变化量为： ，所以我们需要验证： ，需要测量或计算的物理量为：m，M，L，v，所以还需要的仪器有：刻度尺；

设绳子上拉力为F，对小车根据牛顿第二定律有：F=Ma，对砂桶和砂有：mg-F=ma， ，由此可知当M＞＞m时，砂和砂桶的重力等于绳子的拉力，首先要平衡摩擦力；

(2) 以小车为对象验证“动能定理”，合外力做的功为：W=mgxAB

小车经过A、B两点时的速度大小分别为： ，

小车动能的变化量为，由以上各式可得我们需要验证表达式： 。

点晴：根据实验原理，得到需要验证的表达式，从而确定需要的器材；

实验要测量滑块动能的增加量和合力做的功，用沙和沙桶的总质量表示滑块受到的拉力，对滑块受力分析，受到重力、拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，必须使重力的下滑分量等于摩擦力；同时重物加速下降，处于失重状态，故拉力小于重力，可以根据牛顿第二定律列式求出拉力表达式分析讨论；

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。