Question

按題目要求作答。解答題應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分。有數值計算的題，答案中必須明確寫出數值和單位。
(1)（8分）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、導線、復寫紙、紙帶、小木塊、細沙，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,若你是小組中的一位成員，要完成該項實驗，則：
1) 你認為還需要的實驗器材有____________．
2) 實驗時為了保證滑塊受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等，沙和沙桶的總質      量應滿足的實驗條件是                                  ，
實驗時首先要做的步驟是                                       ．
3) 在(2)的基礎上，某同學用天平稱量滑塊的質量m往沙桶中裝入適量的細沙，用天平稱出此時沙和沙桶的總質量M．讓沙桶帶動滑塊加速運動，用打點計時器記錄其運動情況，在打點計時器打出的紙帶上取兩點，測出這兩點的間距L和這兩點的速度大小vl與v2 (vl< v2).則本實驗最終要驗證的數學表達式為   _______________________  （用題中的字母表示實驗中測量得到的物理量）。

2、①某同學用如題圖34-2所示的裝置來探究機械能守恒定律：實驗中，得到了甲、乙、丙三條實驗紙帶，如圖34-3所示，則應選_____紙帶好。

在實驗中若所用重物的質量為1.00kg，當地的重力加速度為g=9.80m/s²，在某次實驗中得到一條點跡清晰的紙帶，如圖34-4所示，把第一個點記作O ，另選取連續的4個點A、B、C、D作為測量的點，經測量知道A、B、C、D各點到O點的距離分別為62.99cm，70.18cm，77.76cm、85.73cm。
②根據以上數據，可知重物由O點運動到C點，重力勢能的減少量等于____J，動能的增加量等于____J（取三位有效數字）.
③由以上的計算結果可看出，重物由O點運動到C點，重力勢能的減少量     于動能的增加量，試簡單闡述造成這一結果的兩個理由            、             。

Answer 1

1(1) 天平，刻度尺(2分）
(2) 沙和沙桶的總質量遠小于滑塊的質量（2分），平衡摩擦力（2分）
(3)  （2分）
2①甲（2分）      ②  7.62    7.57(7.56也給分)   （每空2分）   
③ 大（2分）   理由有：由于空氣的阻力；紙帶與打點計時器之間有摩擦。

解答：解：（1）實驗要驗證動能增加量和總功是否相等，故需要求出總功和動能，故還要天平和刻度尺；
故答案為：刻度尺、天平；
（2）沙和沙桶加速下滑，處于失重狀態，其對細線的拉力小于重力，設拉力為T，根據牛頓第二定律，有
對沙和沙桶，有 mg-T=ma
對小車，有 T=Ma，解得，T=mg，故當M＞＞m時，有T≈mg
小車下滑時受到重力、細線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應該用重力的下滑分量來平衡摩擦力，故可以將長木板的一段墊高；
故答案為：沙和沙桶的總質量遠小于滑塊的質量，平衡摩擦；
（3）總功為：mgL，動能增加量為：M-M
故答案為：mgL=M-M．
2、①自由落體運動0.02s的距離為，所以應選擇甲紙帶好
②根據以上數據，可知重物由O點運動到C點，重力勢能的減少量等于J，重物到C點的速度為，，所以動能的增加量等于，
③由以上的計算結果可看出，重物由O點運動到C點，重力勢能的減少量大于動能的增加量，造成這一結果的原因有：各種阻力（空氣阻力、紙帶與打點計時器間的阻力）