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【题目】某探究学习小组的同学试图以图中的滑块为对象验证“动能定理”,他们在实验室组装了如图所示的一套装置,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、小木块、细沙.当滑块连上纸带,沙桶中不放沙子时,释放沙桶,滑块不动。要完成该实验,你认为:

(1)还需要的实验器材有________________________

(2)实验时首先要做的步骤是______________________,为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等,沙和沙桶的总质量应满足的条件是_______________________

(3)在上述的基础上,某同学测得滑块的质量M.往沙桶中装入适量的细沙,测得此时沙和沙桶的总质量m.接通电源,释放沙桶,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v1与v2(v1<v2),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,已知重力加速度为g).

【答案】天平、刻度尺平衡摩擦力沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量

【解析】

(1)实验要验证动能增加量和总功是否相等,故需要求出总功和动能,故还要天平和刻度尺;故答案为:刻度尺、天平;(2)沙和沙桶加速下滑,处于失重状态,其对细线的拉力小于重力,设拉力为T,根据牛顿第二定律,有对沙和沙桶,有 mg-T=ma对小车,有 T=Ma解得:

故当M>>m时,有T≈mg小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力,要使拉力等于合力,则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力,故可以将长木板的一段垫高;(3)总功为:mgL动能增加量为: Mv22- Mv12, 故需验证的数学表达式为:

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A. B.

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