(2009•韶关二模)某探究学习小组的同学欲以右图装置中的滑块为对象验证“动能定理”,他们在实验室组装了一套如图所示的装

(2009•韶关二模)某探究学习小组的同学欲以右图装置中的滑块为对象验证“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、垫块.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______、______.(两个)
(2)实验时为了保证滑块(质量为M)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m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v1与v2(v1<v2).则对滑块,本实验最终要验证的数学表达式为
mgL=
1
2
M(v22v12)
mgL=
1
2
M(v22v12)
(用题中的字母表示).
(4)要探究滑块与沙及沙桶组成的系统机械能是否守恒,如果实验时所用滑块质量为M,沙及沙桶总质量为m,让沙桶带动滑块在水平气垫导轨上加速运动,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).则最终需验证的数学表达式为
mgL=
1
2
(m+M)(v22v12)
mgL=
1
2
(m+M)(v22v12)
(用题中的字母表示).
guojing415 1年前 已收到1个回答 举报

谍影迷踪 幼苗

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解题思路:(1)验证动能定理需要测量合外力做功和动能变化量,由动能的概念和功的概念可知需要测量位移和质量.
(2)本题中是用绳子的拉力作为合外力,只有当 m<<M时砝码的重力才约等于绳子的拉力,为了保证绳子的拉力为合外力,需要平衡木板的摩擦力.
(3)重力势能的减小量等于动能的增加量mgL=
1
2
M(v22v12)

(4)如果以系统为研究对象,砝码重力势能的减小量等于整个系统动能的增大量mgL=
1
2
(m+M)(v22v12)

(1)验证动能定理需要测量位移和质量,则需要刻度尺和天平.
(2)根据牛顿第二定律得,整体的加速度a=[mg/M+m],则绳子的拉力F=Ma=
mMg
M+m=
mg
1+
m
M,只有在m<<M时,滑块(质量为M)受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等.由于存在摩擦,所以实验前先平衡摩擦力.
(3)验证合力做功与动能变化量是否相等,因为合力做功为mgL,动能变化量为
1
2M(v22−v12),即验证熟悉表达式mgL=
1
2M(v22−v12).
(4)验证系统机械能是否守恒,即验证系统重力势能的减小量与系统动能的增加量是否相等,系统重力势能的减小量为mgL,系统动能的增加量为
1
2(m+M)(v22−v12).即验证mgL=
1
2(m+M)(v22−v12).
故答案为:(1)天平,刻度尺;(2)m<<M; 平衡摩擦力
(3)mgL=
1
2M(v22−v12) (4)mgL=
1
2(m+M)(v22−v12)

点评:
本题考点: 探究功与速度变化的关系.

考点点评: 解决本题的关键掌握实验的原理,以及所需注意的事项.通过实验的原理进行分析.

1年前

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