Question

9．某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗(yàn)證“動(dòng)能定理”，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖所示的裝置，另外他們還找到了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及學(xué)生電源、導(dǎo)線(xiàn)、復(fù)寫(xiě)紙、紙帶、小木塊，細(xì)砂．當(dāng)滑塊連接上紙帶，用細(xì)線(xiàn)通過(guò)滑輪掛上空的小砂桶時(shí)，釋放小桶，滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)．實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要平衡摩擦力．若你是小組中的一位成員，要完成該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，則：

（1）你認(rèn)為還需要的實(shí)驗(yàn)器材有天平，刻度尺．
（2）某同學(xué)用天平稱(chēng)量滑塊的質(zhì)量M．往砂桶中裝入適量的細(xì)砂，用天平稱(chēng)出此時(shí)砂和砂桶的總質(zhì)量m．讓砂桶帶動(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）．若滿(mǎn)足m?M，則本實(shí)驗(yàn)最終要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為mgL=$\frac{1}{2}$Mv₂²-$\frac{1}{2}$Mv₁²（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)原理，得到需要驗(yàn)證的表達(dá)式，從而確定需要的器材；
（2）實(shí)驗(yàn)要測(cè)量滑塊動(dòng)能的增加量和合力做的功，求出合力的功和動(dòng)能的增加量即可．

解答 解：（1）驗(yàn)證“動(dòng)能定理”的原理是用砂和桶的重力當(dāng)成小車(chē)的合力，合力做功改變小車(chē)的動(dòng)能，所以需要天平測(cè)量小車(chē)質(zhì)量，刻度尺測(cè)量下降的距離以求解合力做功，所以需要的實(shí)驗(yàn)器材有：天平，刻度尺；
（2）滑塊外力所做功為：W=mgL，
滑塊動(dòng)能增加量為：△E_K=$\frac{1}{2}$Mv₂²-$\frac{1}{2}$Mv₁²
故需要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)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(diǎn)評(píng) 解答本題的關(guān)鍵是明確實(shí)驗(yàn)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(cè)量的物理量之間的關(guān)系．