某探究学习小组的同学在学习了“动能定理”以后，欲以如图所示装置中的滑块为对象来验证“动能定理”．他们将一端带有定滑轮的木

某探究学习小组的同学在学习了“动能定理”以后，欲以如图所示装置中的滑块为对象来验证“动能定理”．他们将一端带有定滑轮的木板放于水平桌面上，又在实验室找了一些仪器组装成了如图所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线及细沙、天平．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，实验时首先要做的步骤是______；沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是______．
（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=[1/2]Mv₂²-[1/2]Mv₁²

（用题中的字母表示）．
（4）该小组的同学想用该装置验证“机械能守恒定律”，思考讨论后决定，将木板用水平气垫导轨替代，其余不变．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）．要验证滑块与沙及沙桶组成的系统机械能是否守恒，最终需验证的数学表达式为

mgL=[1/2]（M+m）v₂²-[1/2]（M+m）v₁²

（用题中的字母表示）．

浪子天城 1年前已收到1个回答举报

Chris_Rcq 幼苗

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解题思路：（1）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；
（2）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．
（3）根据动能定理列方程；
（4）根据能量的转化与守恒列方程．

（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；
所以为：天平，刻度尺；
（2）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，则应该首先用重力的下滑分量来平衡摩擦力，故可以将长木板的一端垫高；
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=[M/M+m]mg
故当M＞＞m时即沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量，有T≈mg；
（3）根据动能定理应该有：mgL=[1/2]Mv₂²-[1/2]Mv₁²；
（4）m减少的重力势能转化为系统（M+m）增加的动能，即：mgL=[1/2]（M+m）v₂²-[1/2]（M+m）v₁²．
故答案为：（1）天平和刻度尺（2）将木板的一端垫高；沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量；（3）mgL=[1/2]Mv₂²-[1/2]Mv₁²；（4）mgL=[1/2]（M+m）v₂²-[1/2]（M+m）v₁²

点评：
本题考点：探究功与速度变化的关系．

考点点评：本题关键是根据实验原理并结合牛顿第二定律和动能定理来确定要测量的量、实验的具体操作方法和实验误差的减小方法．

1年前

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