Question

【題目】物理學(xué)習(xí)興趣小組的同學(xué)在驗證動能定理實驗時找到了打點計時器及所用的學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小車、沙桶和細沙、長木板及滑輪，他們組裝了一套如圖所示的裝置。當小車連接上紙帶,用細線通過滑輪掛上空的小沙桶時,釋放小桶, 小車處于靜止狀態(tài)。若你是小組中的一位成員,要完成該項實驗,則：

(1)你認為還需要的實驗器材有__________________;

(2)實驗時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)滿足的實驗條件是______________；實驗時首先要做的步驟是____________。

(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沙,用天平稱出此時沙和沙桶的總質(zhì)量為m, 然后讓沙桶帶動小車加速運動.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,測出這兩點的間距L和這兩點的速度大小v1與v2(v1<v2).則本實驗最終要驗證的數(shù)學(xué)表達式為________(用題中的字母表示實驗中測量得到的物理量)

Answer 1

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

【解析】

（1）實驗還需要的實驗器材有：天平和刻度尺；

（2）沙和沙桶加速下滑，處于失重狀態(tài)，其對細線的拉力小于重力，設(shè)拉力為T，根據(jù)牛頓第二定律，對沙和沙桶，有：mg-T=ma；對滑塊，有：T=Ma；解得：T=mg，故當M＞＞m時，有T≈mg；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(yīng)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；
（2）總功為：mgL；動能增加量為：

因此最終要驗證的數(shù)學(xué)表達式為：mgL＝．