某探究学习小组的同学欲验证动能定理,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

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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,用沙和沙桶的总重力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;同时用沙和沙桶的总重力表示滑块受到的拉力需要满足沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量这一条件;

    (3)细线的拉力近似等于沙和沙桶的总重力,需要验证的方程是细线对滑块做功与滑块动能的增加的关系,细线对滑块做功等于沙和沙桶重力势能的减小量,根据动能定理分析答题.

    (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,滑块的拉力大小认为等于沙和沙桶的重力,因此需要天平测量沙和沙桶的质量以及滑块的质量,用刻度尺测量计数点之间的距离从而求出滑块的速度,故还要天平和刻度尺.

    (2)A、平衡摩擦力时,不能将小沙桶通过细线挂在滑块上,故A错误;

    B、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,由此解得:F=[mg

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    m/M],由此可知当M>>m时,砂和砂桶的重力等于绳子的拉力,所以若使绳子拉力近似等于沙和沙桶的重力,应满足的条件是沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量,故B正确;

    C、实验时,应使滑块靠近打点计时器由静止释放,故C正确,故选BC.

    (3)由动能定理得:mgL=[1/2]Mv22-[1/2]Mv12

    故答案为:(1)天平、刻度尺;(2)BC;(3)mgL=[1/2]Mv22-[1/2]Mv12

    点评:

    本题考点: 探究功与速度变化的关系.

    考点点评: 该题的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,同时要熟练应用匀变速直线运动的推论解答实验问题.

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