Question

【題目】某探究學習小組的同學欲驗證“動能定理”，他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置，另外他們還找到了打點計時器所用的學生電源一臺，導線、復寫紙、紙帶、小木塊、細沙若干．當滑塊連接上紙帶，用細線通過滑輪掛上空的小沙桶時，釋放小桶，滑塊處于靜止狀態．
1你是小組中的一位成員，要完成該項實驗，則：①還需要補充的實驗器材是 ．
2②某同學的實驗步驟如下：用天平稱量滑塊的質量M．往沙桶中裝入適量的細沙，讓沙桶帶動滑塊加速運動，用打點計時器記錄其運動情況，用天平稱出此時沙和沙桶的總質量m．在打點計時器打出的紙帶上取兩點，測出這兩點的間距L，算出這兩點的速度v1與v2 ． 他用沙和沙桶的總重力表示滑塊受到的合外力，為了減小這種做法帶來的實驗誤差，你認為在圖示情況下還應該采取的一項操作是：； 應控制的實驗條件是：；
③若挑選的一條點跡清晰的紙帶如下，且已知滑塊的質量為M，沙和沙桶的總質量為m，相鄰兩個點之間的時間間隔為T，從A點到B、C、D、E、F點的距離依次為S1、S2、S3、S4、S5（圖中未標出S3、S4、S5），則由此可求得紙帶上由B點到E點所對應的過程中，沙和沙桶的重力所做的功W=；
該滑塊動能改變量的表達式為△EK= ． （結果用題中已知物理量的字母表示）

Answer 1

【答案】天平和刻度尺；平衡摩擦力；保持沙和沙桶的質量遠小于滑塊的質量；mg ；
【解析】解：①由于實驗需要測量紙帶的長度，所以需要刻度尺，根據動能定理表達式可知，需要用天平測量物體的質量，所以缺少的器材是天平和刻度尺．②受力分析可知，使滑塊所受合外力等于繩子的拉力，應采取的措施是平衡摩擦力平衡摩擦力：先將小沙桶和滑塊的連線斷開，用墊塊將長木板的左端稍墊起，直至輕推滑塊，滑塊能在水平長木板上勻速滑行為止；

要使繩子拉力約等于沙和沙桶的重力，應滿足的條件是：實驗中保持沙和沙桶的質量遠小于滑塊的質量③由點B到D點所對應的過程中，沙和沙桶的重力所做的功W=mg ，

根據 = 可得，

= ，

= ，

所以 = ，

整理可得 =

所以答案是：①天平和刻度尺②平衡摩擦力；保持沙和沙桶的質量遠小于滑塊的質量③mg ，
【考點精析】利用動能定理的綜合應用對題目進行判斷即可得到答案，需要熟知應用動能定理只考慮初、末狀態，沒有守恒條件的限制，也不受力的性質和物理過程的變化的影響.所以，凡涉及力和位移，而不涉及力的作用時間的動力學問題，都可以用動能定理分析和解答，而且一般都比用牛頓運動定律和機械能守恒定律簡捷．