Question

17．甲同學(xué)準(zhǔn)備做“驗證機械能守恒定律”實驗，乙同學(xué)準(zhǔn)備做“驗證動能定理”實驗
（1）圖1中A、B、C、D、E表示部分實驗器材（A、重錘B、電火花打點計時器C、秒表D、小車E、鉤碼），甲同學(xué)需在圖中選用的器材是AB乙同學(xué)需在圖中選用的器材是BDE．（用字母表示）
（2）甲同學(xué)完成實驗后根據(jù)紙帶算出相關(guān)各點的速度v，量出下落距離h，則以$\frac{{v}^{2}}{2}$為縱軸，以h為橫軸畫出的圖線應(yīng)是圖2中的C
（3）乙同學(xué)組裝了一套如圖3所示的裝置，實驗時為了保證滑塊受到的合力與細線所掛重物總重力大小基本相等，滑塊應(yīng)滿足的實驗條件是沙和沙子的質(zhì)量遠小于滑塊的質(zhì)量，實驗時首先要做的步驟是平衡滑塊的摩擦力．
（4）在（3）的基礎(chǔ)上，某同學(xué)用天平稱量滑塊的質(zhì)量M．用天平稱出此時細線所掛重物的總質(zhì)量m．讓重物帶動滑塊加速運動，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v₁與v₂（v₁＜v₂）．則本實驗最終要驗證的數(shù)學(xué)表達式為mgL=$\frac{1}{2}M{{v}_{2}}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_{1}}^{2}$（用題中的字母表示實驗中測量得到的物理量）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的原理確定所需測量的物理量，從而確定實驗的器材．
（2）根據(jù)機械能守恒得出$\frac{1}{2}{v}^{2}$與h的關(guān)系，從而確定正確的圖線．
（3）抓住實驗中重物的總重力表示滑塊所受的合力，確定如何消除阻力的影響以及繩子拉力等于重物重力方法．
（4）抓住合力做功等于動能的變化量得出驗證的表達式．

解答 解：（1）甲同學(xué)驗證機械能守恒定律，即驗證動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等，在提供的器材中，需要重錘，電火花打點計時器，
故選：AB；
乙同學(xué)驗證動能定理，即驗證合力做功與動能變化量的關(guān)系，則需要的器材是電火花打點計時器、小車、鉤碼，
故選：BDE．
（2）根據(jù)機械能守恒有：mgh=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$，則$\frac{1}{2}{v}^{2}=gh$，故$\frac{1}{2}{v}^{2}$-h圖線應(yīng)該是過原點的傾斜直線，
故選：C．
（3）實驗時為了保證滑塊受到的合力與細線所掛重物總重力大小基本相等，由于滑塊與長木板間有摩擦力，實驗時首先要做的步驟是平衡滑塊的摩擦力，在實際情況中，細線的拉力小于重物的重力，要滿足細線的拉力等于所掛重物的重力，要滿足沙和沙子的質(zhì)量遠小于滑塊的質(zhì)量．
（4）滑塊動能的增加量$△{E}_{k}=\frac{1}{2}M{{v}_{2}}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_{1}}^{2}$，合力做功為mgL，則需要驗證的數(shù)學(xué)表達式為：mgL=$\frac{1}{2}M{{v}_{2}}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_{1}}^{2}$．
故答案為：（1）AB，BDE；（2）C；（3）沙和沙子的質(zhì)量遠小于滑塊的質(zhì)量，平衡滑塊的摩擦力；（4）mgL=$\frac{1}{2}M{{v}_{2}}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_{1}}^{2}$．

點評 解決本題的關(guān)鍵知道實驗的原理以及注意事項，會根據(jù)原理確定所測物理量，從而確定器材．掌握處理所掛重物的重力等于滑塊合力的方法，注意該步驟在探究加速度與合力和質(zhì)量的關(guān)系中也用到．