Question

（1）某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图1所示的装置，另外他们还找到

（1）某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图1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一台，导线、复写纸、纸带、垫块、细沙若干．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，要验证滑块所受合外力做的功等于其动能的变化，则：①还需要补充的实验器材是______．②为了简化实验，使滑块所受合外力等于绳子的拉力，应采取的措施是：______；要使绳子拉力约等于沙和沙桶的重力，应满足的条件是：保持沙和沙桶的质量______滑块的质量．③若挑选的一条点迹清晰的纸带如图2，且已知滑块的质量为M，沙和沙桶的总质量为m，相邻两个点之间的时间间隔为T，从A点到B、C、D、E点的距离依次为S1、S2、S3、S4，则由此可求得纸带上由B点到D点所对应的过程中，沙和沙桶的重力所做的功W=______；该滑块动能改变量的表达式为△EK=______．（结果用题中已知物理量的字母表示）（2）为了减小实验误差，以下操作中不必要的是______A．在“研究匀变速直线运动”的实验中，供小车运动的平板应光滑．B．在“验证力的平行四边形定则”的实验中，弹簧测力计必须与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计的刻度．C．用落体法验证机械能守恒定律时，必需选择纸带上的第一打点为起始点．D．在“探究弹簧弹力与伸长量的关系”实验中，弹簧竖直悬挂状态下测出弹簧原长．

Answer 1

（1）①由于实验需要测量纸带的长度，所以需要刻度尺，根据动能定理表达式可知，需要用天平测量物体的质量，所以缺少的器材是天平和刻度尺．
②受力分析可知，使滑块所受合外力等于绳子的拉力，应采取的措施是平衡摩擦力平衡摩擦力：先将小沙桶和滑块的连线断开，用垫块将长木板的左端稍垫起，直至轻推滑块，滑块能在水平长木板上匀速滑行为止；
设滑块的质量为M，沙和沙桶的总质量为m，绳子上的拉力为F，则根据牛顿第二定律得：
对m有：mg-F=ma
对M有：F=Ma
联立解得：F＝

mg

(1+ m M )

，
因此要使绳子拉力约等于沙和沙桶的重力，应满足的条件是：m＜＜M，即保持沙和沙桶的质量远小于滑块的质量．
③由点B到D点所对应的过程中，沙和沙桶的重力所做的功W=mg（s₃-s₁）
根据匀变速直线运动规律，得：
B点的速度为：vB＝

s2

T

D点的速度为：vD＝

(s4?s2)

2T

该滑块动能改变量的表达式为△E_K=

1

2

M

v

2 D

?

1

2

M

v

2 B

，
化简得：△EK＝

1

2

M[(

S4?S2

2T

)2?(

S2

2T

)2]或　△EK＝

M

8T2

[(S4?S2)2?

S

2 2

]．
（2）A、在“研究匀变速直线运动”的实验中，只要物体所受合外力恒定，至于是否光滑没有影响，故A错误；
B、本实验是通过在白纸上作力的图示来验证平行四边定则，为了减小实验误差，弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行，否则，作出的是拉力在纸面上的分力，误差较大．读数时视线必须与刻度尺垂直，防止视觉误差，故B正确；
C、用落体法验证机械能守恒定律时，可以舍掉开始比较密集的点，选择点迹清晰的点为第一个点进行验证，只要能算出重力势能的减小量和动能的增加量即可，并非一定选择纸带上的第一打点为起始点，故C错误．
D、在“探究弹簧弹力与伸长量的关系”实验中，当竖直悬挂时，由于自身重力的影响弹簧会有一段伸长量，所以先竖直悬挂，后测量原长，故D正确．
本题选择不必要的，故选AC．
故答案为：（1）①天平和刻度尺；
②平衡摩擦力平衡摩擦力：先将小沙桶和滑块的连线断开，用垫块将长木板的左端稍垫起，直至轻推滑块，滑块能在水平长木板上匀速滑行为止；远小于；
 ③W=mg（S₃-S₁），△EK＝

1

2

M[(

S4?S2

2T

)2?(

S2

2T

)

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