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(2011•柳州一模)某探究学习小组的同学欲探究恒力做功与物体动能变化的关系,他们在实验室组装了一套如图(1)所示的装置

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:物理作业 时间:2024/05/11 18:52:48
(2011•柳州一模)某探究学习小组的同学欲探究恒力做功与物体动能变化的关系,他们在实验室组装了一套如图(1)所示的装置.他们找到的实验器材还有:打点计时器所用的学生电源一台、天平、刻度尺、导线、复写纸、纸带、小桶和沙子若干.将小车连接上纸带,用细线通过滑轮挂上小沙桶.

  (1)某同学的实验步骤如下:用天平称量小车的质量M和沙与桶的总质量m.让沙桶带动小车加速运动,用打点计时器记录其运动情况,在打点计时器打出的纸带上取两点,测出这两点的间距,分别算出这两点的速度.
   ①本实验要使系统受到的摩擦力的影响降到最小,需要平衡摩擦力,该同学应如何操作?
     答:______
   ②本实验认为小车所受的合外力等于沙与桶的重力,则该控制的实验条件是什么?
     答:______.
  (2)在实验操作正确的前提下,若挑选的一条点迹清晰的纸带如图(2)所示,已知相邻两个点间的时间间隔为T,从A点到B、C、D、E、F点距离依次为s1、s2、s3、s4、s5(图中未标出s3、s4、s5).则由此可求得纸带上由B点到E点所对应的过程中,合外力对小车做的功W=______;该小车动能改变量的表达式△Ek=
M
8T
(1)①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;
故答案为:调节木板倾角,使小车恰能匀速下滑;
②重物加速下滑,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
对重物,有  mg-T=ma
对小车,有  T=Ma
解得
T=
M
M+mmg
故当M>>m时,有T≈mg
故答案为:M>>m.
(2)重物的重力近似等于细线的拉力,根据功的定义,合力对小车的功为:mg(s4-s1);
小车做匀加速直线运动,纸带上任意一点的速度等于该点前后相邻两点间的平均速度,故B点速度为:
S2
2T;E点速度为:
S5−S3
2T;
故动能增加量为
1
2m
(v2E−
v2B)=
M
8T2[(S5−S3)2−
S22];
验证动能定理,其实就是要验证动能增加量和合外力做功的情况,即验证W≈△Ek
故答案为:mg(s4-s1),
M
8T2[(S5−S3)2−
S22],W≈△Ek
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