Question

【題目】物理學習興趣小組的同學在驗證動能定理實驗時找到了打點計時器及所用的學生電源、導線、復寫紙、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。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,沙和沙桶的總質量應滿足的實驗條件是______________；實驗時首先要做的步驟是____________。

(3)在(2)的基礎上, 興趣小組的同學用天平稱量小車的質量為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學表達式為________(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，其對細線的拉力小于重力，設拉力為T，根據牛頓第二定律，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學表達式為：mgL＝．