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、

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  • 解题思路:(1)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;(2)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.

    (1)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,

    对沙和沙桶,有 mg-T=ma,对滑块,有 T=Ma,解得:T=[Mmg/M+m]=[mg

    1+

    m/M],故当M>>m时,有T≈mg,

    滑块下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力,要使拉力等于合力,则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力,故可以将长木板的一段垫高;

    (2)由动能定理得:mgL=[1/2]Mv22-[1/2]Mv12

    故答案为:(1)砂与砂桶的总质量远小于滑块的质量;平衡摩擦力;(2)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: 解答本题的关键是明确实验原理以及具体操作,知道为何要平衡摩擦力以及砂桶和砂总重力等于滑块所受拉力的条件,明确所要测量的物理量之间的关系.

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