Question

【題目】物理學(xué)習(xí)興趣小組的同學(xué)在驗(yàn)證動(dòng)能定理實(shí)驗(yàn)時(shí)找到了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及所用的學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小車、沙桶和細(xì)沙、長(zhǎng)木板及滑輪，他們組裝了一套如圖所示的裝置。當(dāng)小車連接上紙帶,用細(xì)線通過滑輪掛上空的小沙桶時(shí),釋放小桶, 小車處于靜止?fàn)顟B(tài)。若你是小組中的一位成員,要完成該項(xiàng)實(shí)驗(yàn),則：

(1)你認(rèn)為還需要的實(shí)驗(yàn)器材有__________________;

(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)為了保證小車受到的合力與沙桶的總重力大小基本相等,沙和沙桶的總質(zhì)量應(yīng)滿足的實(shí)驗(yàn)條件是______________；實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要做的步驟是____________。

(3)在(2)的基礎(chǔ)上, 興趣小組的同學(xué)用天平稱量小車的質(zhì)量為M，往沙桶中裝入適量的細(xì)沙,用天平稱出此時(shí)沙和沙桶的總質(zhì)量為m, 然后讓沙桶帶動(dòng)小車加速運(yùn)動(dòng).用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄其運(yùn)動(dòng)情況,在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上取兩點(diǎn),測(cè)出這兩點(diǎn)的間距L和這兩點(diǎn)的速度大小v1與v2(v1<v2).則本實(shí)驗(yàn)最終要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為________(用題中的字母表示實(shí)驗(yàn)中測(cè)量得到的物理量)

Answer 1

【答案】天平和刻度尺 遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量 平衡摩擦力 mgL=Mv22－Mv12

【解析】

（1）實(shí)驗(yàn)還需要的實(shí)驗(yàn)器材有：天平和刻度尺；

（2）沙和沙桶加速下滑，處于失重狀態(tài)，其對(duì)細(xì)線的拉力小于重力，設(shè)拉力為T，根據(jù)牛頓第二定律，對(duì)沙和沙桶，有：mg-T=ma；對(duì)滑塊，有：T=Ma；解得：T=mg，故當(dāng)M＞＞m時(shí)，有T≈mg；滑塊下滑時(shí)受到重力、細(xì)線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應(yīng)該用重力的下滑分量來(lái)平衡摩擦力，故可以將長(zhǎng)木板的一段墊高；
（2）總功為：mgL；動(dòng)能增加量為：

因此最終要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：mgL＝．