Question

17．甲同学准备做“验证机械能守恒定律”实验，乙同学准备做“验证动能定理”实验
（1）图1中A、B、C、D、E表示部分实验器材（A、重锤B、电火花打点计时器C、秒表D、小车E、钩码），甲同学需在图中选用的器材是AB乙同学需在图中选用的器材是BDE．（用字母表示）
（2）甲同学完成实验后根据纸带算出相关各点的速度v，量出下落距离h，则以$\frac{{v}^{2}}{2}$为纵轴，以h为横轴画出的图线应是图2中的C
（3）乙同学组装了一套如图3所示的装置，实验时为了保证滑块受到的合力与细线所挂重物总重力大小基本相等，滑块应满足的实验条件是沙和沙子的质量远小于滑块的质量，实验时首先要做的步骤是平衡滑块的摩擦力．
（4）在（3）的基础上，某同学用天平称量滑块的质量M．用天平称出此时细线所挂重物的总质量m．让重物带动滑块加速运动，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v₁与v₂（v₁＜v₂）．则本实验最终要验证的数学表达式为mgL=$\frac{1}{2}M{{v}_{2}}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_{1}}^{2}$（用题中的字母表示实验中测量得到的物理量）．

Answer 1

分析 （1）根据实验的原理确定所需测量的物理量，从而确定实验的器材．
（2）根据机械能守恒得出$\frac{1}{2}{v}^{2}$与h的关系，从而确定正确的图线．
（3）抓住实验中重物的总重力表示滑块所受的合力，确定如何消除阻力的影响以及绳子拉力等于重物重力方法．
（4）抓住合力做功等于动能的变化量得出验证的表达式．

解答 解：（1）甲同学验证机械能守恒定律，即验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，在提供的器材中，需要重锤，电火花打点计时器，
故选：AB；
乙同学验证动能定理，即验证合力做功与动能变化量的关系，则需要的器材是电火花打点计时器、小车、钩码，
故选：BDE．
（2）根据机械能守恒有：mgh=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$，则$\frac{1}{2}{v}^{2}=gh$，故$\frac{1}{2}{v}^{2}$-h图线应该是过原点的倾斜直线，
故选：C．
（3）实验时为了保证滑块受到的合力与细线所挂重物总重力大小基本相等，由于滑块与长木板间有摩擦力，实验时首先要做的步骤是平衡滑块的摩擦力，在实际情况中，细线的拉力小于重物的重力，要满足细线的拉力等于所挂重物的重力，要满足沙和沙子的质量远小于滑块的质量．
（4）滑块动能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}M{{v}_{2}}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_{1}}^{2}$，合力做功为mgL，则需要验证的数学表达式为：mgL=$\frac{1}{2}M{{v}_{2}}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_{1}}^{2}$．
故答案为：（1）AB，BDE；（2）C；（3）沙和沙子的质量远小于滑块的质量，平衡滑块的摩擦力；（4）mgL=$\frac{1}{2}M{{v}_{2}}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_{1}}^{2}$．

点评 解决本题的关键知道实验的原理以及注意事项，会根据原理确定所测物理量，从而确定器材．掌握处理所挂重物的重力等于滑块合力的方法，注意该步骤在探究加速度与合力和质量的关系中也用到．