Question

Ⅰ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所示的装置，另外他们还找到了打点计

Ⅰ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．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）你认为还需要的实验器材有______．（2）实验时为了保证滑块受到的合力与沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是______，实验时首先要做的步骤是______．Ⅱ．在用落体法验证机械能守恒定律时，某同学按照正确的操作选得纸带如图．其中O是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的3个点．该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离，并记录在图中（单位cm）．（1）这三个数据中不符合有效数字读数要求的是______，应记作______cm．（2）该同学用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，已知当地的重力加速度g=9.80m/s2，他用AC段的平均速度作为跟B点对应的物体的即时速度，则该段重锤重力势能的减少量为______，而动能的增加量为______，（均保留3位有效数字，重锤质量用m=0.1kg）．这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量______动能的增加量，原因是______．

Answer 1

（1）①以小车为对象验证“动能定理”，合外力做的功为：mgL，小车动能的变化量为：

1

2

M

v

2 2

?

1

2

M

v

2 1

，所以我们需要验证：mgL＝

1

2

M

v

2 2

?

1

2

M

v

2 1

，需要测量或计算的物理量为：m，M，L，v，所以还需要的仪器有：天平、刻度尺．
②设绳子上拉力为F，对小车根据牛顿第二定律有：
F=Ma    ①
对砂桶和砂有：mg-F=ma   ②
F＝

mgM

M+m

=

mg

1+ m M

，由此可知当M＞＞m时，砂和砂桶的重力等于绳子的拉力，同时要平衡摩擦力．
故答案为：沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量，平衡摩擦力．
II、（1）毫米刻度尺测量长度，要求估读即读到最小刻度的下一位，因此这三个数据中不符合有效数字读数要求的是OC段：15.7，应记作15.70cm．
故答案为：OC　15.70．
（2）重力势能减小量：△E_p=mgh=9.8×0.1242m J=1.22mJ
中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度来求B的速度大小：
vB＝

xAC

2T

＝1.55m/s
EkB＝

1

2

m

v

2 B

＝1.20mJ
由于物体下落过程中存在摩擦阻力，因此动能的增加量小于势能的减小量．
故答案为：大于；因为有摩擦生热，减少的重力势能一部分转化为内能．