Question

9．某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗證“動能定理”，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及學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊，細砂．當(dāng)滑塊連接上紙帶，用細線通過滑輪掛上空的小砂桶時，釋放小桶，滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)．實驗時首先要平衡摩擦力．若你是小組中的一位成員，要完成該項實驗，則：

（1）你認(rèn)為還需要的實驗器材有天平，刻度尺．
（2）某同學(xué)用天平稱量滑塊的質(zhì)量M．往砂桶中裝入適量的細砂，用天平稱出此時砂和砂桶的總質(zhì)量m．讓砂桶帶動滑塊加速運動，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）．若滿足m?M，則本實驗最終要驗證的數(shù)學(xué)表達式為mgL=$\frac{1}{2}$Mv₂²-$\frac{1}{2}$Mv₁²（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(jù)實驗原理，得到需要驗證的表達式，從而確定需要的器材；
（2）實驗要測量滑塊動能的增加量和合力做的功，求出合力的功和動能的增加量即可．

解答 解：（1）驗證“動能定理”的原理是用砂和桶的重力當(dāng)成小車的合力，合力做功改變小車的動能，所以需要天平測量小車質(zhì)量，刻度尺測量下降的距離以求解合力做功，所以需要的實驗器材有：天平，刻度尺；
（2）滑塊外力所做功為：W=mgL，
滑塊動能增加量為：△E_K=$\frac{1}{2}$Mv₂²-$\frac{1}{2}$Mv₁²
故需要驗證的數(shù)學(xué)表達式為：mgL=$\frac{1}{2}$Mv₂²-$\frac{1}{2}$Mv₁²．
故答案為：（1）天平，刻度尺；（2）mgL=$\frac{1}{2}$Mv₂²-$\frac{1}{2}$Mv₁²．

點評 解答本題的關(guān)鍵是明確實驗原理以及具體操作，知道為何要平衡摩擦力以及砂桶和砂總重力等于滑塊所受拉力的條件，明確所要測量的物理量之間的關(guān)系．