Question

（2011?汕頭一模）如圖甲是驗證動能定理的裝置，除圖示器材外，還有打點計時器所用的學生電源、導線、復寫紙，天平和細沙．
①你認為還需要的實驗器材有

刻度尺

．
②實驗時為了保證滑塊受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等，應滿足的實驗條件是

沙和沙桶的總質量遠小于滑塊的質量

，實驗時首先要做的步驟是

平衡摩擦力

．
③圖乙是滑塊（質量為M）在沙和沙桶的總質量為m條件下做勻加速直線運動的紙帶．測量數據已用字母表示在圖中，打點計時器的打點周期為T．則本實驗最終要驗證的數學表達式為

mgx_AB=

1

2

M（

x 2 B - x 2 A

4T2

）

．（用題中的字母表示）

Answer 1

分析：①處理實驗數據時，需要求出滑塊的速度，需要用刻度尺測出紙帶上兩計數點間的距離；
②實驗前要平衡摩擦力，使滑塊受到的合力等于沙和沙桶的重力；只有在滑塊質量遠大于沙和沙桶總質量的情況下，才可近似認為滑塊受到的拉力等于沙和沙桶的重力．
③由勻變速運動的推論求出滑塊的瞬時速度，代入動能定理表達式即可正確解題．

解答：解：①處理實驗數據時需要測出計數點間的距離，因此實驗還需要刻度尺．
②實驗時為了保證滑塊受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等，需要保證沙和沙桶的總質量遠小于滑塊的質量；實驗時首先要平衡滑塊受到的摩擦力．
③做勻變速運動的物體在某段時間內的平均速度等于該段時間中間時刻的瞬時速度，則A點的速度v_A=

xA

2T

，B點的速度v_B=

xB

2T

，
由動能定理得：mgx_AB=

1

2

Mv_B²-

1

2

Mv_A²=

1

2

M（

x 2 B - x 2 A

4T2

），則實驗最終要驗證的數學表達式為：mgx_AB=

1

2

M（

x 2 B - x 2 A

4T2

）；
故答案為：①刻度尺；②沙和沙桶的總質量遠小于滑塊的質量；平衡摩擦力．③mgx_AB=

1

2

M（

x 2 B - x 2 A

4T2

）．

點評：該題考查了力學實驗的基本操作和數據處理，正確解答這些問題的關鍵是明確實驗原理，提高應用基本物理規律解決實驗問題的能力．