Question

17．甲同學(xué)準(zhǔn)備做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)，乙同學(xué)準(zhǔn)備做“驗(yàn)證動(dòng)能定理”實(shí)驗(yàn)
（1）圖1中A、B、C、D、E表示部分實(shí)驗(yàn)器材（A、重錘B、電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器C、秒表D、小車E、鉤碼），甲同學(xué)需在圖中選用的器材是AB乙同學(xué)需在圖中選用的器材是BDE．（用字母表示）
（2）甲同學(xué)完成實(shí)驗(yàn)后根據(jù)紙帶算出相關(guān)各點(diǎn)的速度v，量出下落距離h，則以$\frac{{v}^{2}}{2}$為縱軸，以h為橫軸畫(huà)出的圖線應(yīng)是圖2中的C
（3）乙同學(xué)組裝了一套如圖3所示的裝置，實(shí)驗(yàn)時(shí)為了保證滑塊受到的合力與細(xì)線所掛重物總重力大小基本相等，滑塊應(yīng)滿足的實(shí)驗(yàn)條件是沙和沙子的質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要做的步驟是平衡滑塊的摩擦力．
（4）在（3）的基礎(chǔ)上，某同學(xué)用天平稱量滑塊的質(zhì)量M．用天平稱出此時(shí)細(xì)線所掛重物的總質(zhì)量m．讓重物帶動(dòng)滑塊加速運(yùn)動(dòng)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄其運(yùn)動(dòng)情況，在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上取兩點(diǎn)，測(cè)出這兩點(diǎn)的間距L和這兩點(diǎn)的速度大小v₁與v₂（v₁＜v₂）．則本實(shí)驗(yàn)最終要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為mgL=$\frac{1}{2}M{{v}_{2}}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_{1}}^{2}$（用題中的字母表示實(shí)驗(yàn)中測(cè)量得到的物理量）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理確定所需測(cè)量的物理量，從而確定實(shí)驗(yàn)的器材．
（2）根據(jù)機(jī)械能守恒得出$\frac{1}{2}{v}^{2}$與h的關(guān)系，從而確定正確的圖線．
（3）抓住實(shí)驗(yàn)中重物的總重力表示滑塊所受的合力，確定如何消除阻力的影響以及繩子拉力等于重物重力方法．
（4）抓住合力做功等于動(dòng)能的變化量得出驗(yàn)證的表達(dá)式．

解答 解：（1）甲同學(xué)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，即驗(yàn)證動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的減小量是否相等，在提供的器材中，需要重錘，電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，
故選：AB；
乙同學(xué)驗(yàn)證動(dòng)能定理，即驗(yàn)證合力做功與動(dòng)能變化量的關(guān)系，則需要的器材是電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、小車、鉤碼，
故選：BDE．
（2）根據(jù)機(jī)械能守恒有：mgh=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$，則$\frac{1}{2}{v}^{2}=gh$，故$\frac{1}{2}{v}^{2}$-h圖線應(yīng)該是過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，
故選：C．
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)為了保證滑塊受到的合力與細(xì)線所掛重物總重力大小基本相等，由于滑塊與長(zhǎng)木板間有摩擦力，實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要做的步驟是平衡滑塊的摩擦力，在實(shí)際情況中，細(xì)線的拉力小于重物的重力，要滿足細(xì)線的拉力等于所掛重物的重力，要滿足沙和沙子的質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量．
（4）滑塊動(dòng)能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}M{{v}_{2}}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_{1}}^{2}$，合力做功為mgL，則需要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：mgL=$\frac{1}{2}M{{v}_{2}}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_{1}}^{2}$．
故答案為：（1）AB，BDE；（2）C；（3）沙和沙子的質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量，平衡滑塊的摩擦力；（4）mgL=$\frac{1}{2}M{{v}_{2}}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_{1}}^{2}$．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理以及注意事項(xiàng)，會(huì)根據(jù)原理確定所測(cè)物理量，從而確定器材．掌握處理所掛重物的重力等于滑塊合力的方法，注意該步驟在探究加速度與合力和質(zhì)量的關(guān)系中也用到．