Question

15．某探究學習小組的同學欲以下圖裝置中的小車為研究對象驗證“動量定理”，他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置，另外他們還找到了打點計時器所用的學生電源、導線、復寫紙、紙帶．當小車連接上紙帶，用細線通過滑輪掛上鉤碼時，釋放鉤碼，并使小車處于靜止狀態(tài)．要完成該項實驗，則：
（1）還需要的實驗器材有AB．
A．天平   B．刻度尺   C．秒表    D．游標卡尺
（2）實驗時為了保證小車（質量為M）受到的合力與鉤碼的總重力（mg）大小基本相等，在滿足m＜＜M的條件下，實驗時首先要做的步驟是平衡摩擦力．
（3）在（2）的基礎上，某同學用天平稱量小車的質量M及鉤碼的總質量m．讓鉤碼帶動小車加速運動，用打點計時器記錄其運動情況，在打點計時器打出的紙帶上取兩點A、B，如圖所示測出S_A、S_B，已知交流電源的頻率為f．則對小車，本實驗最終要驗證的數學表達式為$mg•\frac{10}{f}=M\frac{{f{S_B}}}{2}-M\frac{{f{S_A}}}{2}$（用題中的字母表示實驗中測量得到的物理量）．

Answer 1

分析 （1）根據實驗原理，得到需要驗證的表達式，從而確定需要的器材；
（2）實驗要測量小車受到的沖量和動量變化，根據實驗原理可明確應進行的操作；
（3）小車受到的沖量為滑塊重力產生的沖量，根據動量定理可明確對應的表達式．

解答 解：（1）實驗要驗證動能增加量和總功是否相等，故需要求出總功和動能，故還要天平和刻度尺；
故選AB；
（2）滑塊下滑時受到重力、細線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應該用重力的下滑分量來平衡摩擦力，故可以將長木板的一段墊高；
故答案為：平衡摩擦；
（3）以A為起點B為終點進行分析，由圖可知，兩點間的時間間隔為t=10T=$\frac{10}{f}$；
根據平均速度公式可知，A點的速度為：
v_A=$\frac{f{S}_{A}}{2}$；
B點的速度為：v_B=$\frac{f{S}_{B}}{2}$
根據動量定理可知：
mgt=Mv_B-Mv_A
解得：$mg•\frac{10}{f}=M\frac{{f{S_B}}}{2}-M\frac{{f{S_A}}}{2}$
故答案為：（1）A、B；  （2）平衡摩擦力；
（3）$mg•\frac{10}{f}=M\frac{{f{S_B}}}{2}-M\frac{{f{S_A}}}{2}$

點評 本實驗為課本中沒有的實驗，但分析即可以發(fā)現，本題借助了幾個我們所學過的實驗，同時只需要明確驗證動量定理的內容即可正確列式求解．