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实验:探究功与速度变化的关系
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某探究学习小组的同学欲以如图装置中的滑块为对象验证“动能定理”,他们在实验室组装了一套如图所示的装置,另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、
网友投稿 2022-11-05 00:00:00 零零社区
◎ 题目
某探究学习小组的同学欲以如图装置中的滑块为对象验证“动能定理”,他们在实验室组装了一套如图所示的装置,另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙、垫块、天平、刻度尺.当滑块连接上纸带,用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时,释放小桶,滑块处于静止状态.若你是小组中的一位成员,要完成该项实验,则:
(1)实验时为了保证滑块(质量为M)受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等,实验时首先要做的步骤是______,另外沙和沙桶的总质量m应满足的实验条件是______.
(2)在(1)的基础上,某同学用天平称量滑块的质量M.往沙桶中装入适量的细沙,用天平称出此时沙和沙桶的总质量m.让沙桶带动滑块加速运动,用打点计时器记录其运动情况,在打点计时器打出的纸带上取两点,测出这两点的间距L和这两点的速度大小v
1
与v
2
(v
1
<v
2
).则对滑块,本实验最终要验证的数学表达式为______(用题中的字母表示).
(3)由于实验原理上的原因,上述数学表达式只能是近似成立,那么,此试验中真正成立的等式为______(仍用上述题中的字母表示).
◎ 答案
(1)沙和沙桶加速下降,处于失重状态,拉力小于重力;只有加速度较小时,可以认为滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等,即T=mg,故需要m<<M;
滑块受到的合力为F=T-f,要使合力等于拉力,可以将长木板的一端适当垫高,使重力的下滑分力与摩擦力平衡,即可保证拉力等于合力,即F=T;
(2)本实验要验证动能定理,即合力对小车的做的功等于小车动能的增加量,根据动能定理,有:
mgL=
1
2
M(
v
2
2
-
v
1
2
)
;
(3)对沙桶和小车系统,只有重力做功,机械能守恒,根据机械能守恒定律,沙桶减小的重力势能等于沙桶和滑块动能的增加量,有:
mgL=
1
2
(m+M)(
v
2
2
-
v
1
2
)
.
故答案为:(1)平衡摩擦力;m<<M;(2)
mgL=
1
2
M(
v
2
2
-
v
1
2
)
;(3)
mgL=
1
2
(m+M)(
v
2
2
-
v
1
2
)
.
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析,试题“某探究学习小组的同学欲以如图装置中的滑块为对象验证“动能定理”,他们在实验室组装了一套如图所示的装置,另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、…”主要考查了你对 【实验:探究功与速度变化的关系】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。
http://www.00-edu.com/html/202211/357505.html
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