Question

（1）某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗(yàn)證“動(dòng)能定理”，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖1所示的裝置，另外他們還找到了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的學(xué)生電源一臺(tái)，導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、墊塊、細(xì)沙若干．當(dāng)滑塊連接上紙帶，用細(xì)線通過滑輪掛上空的小沙桶時(shí)，釋放小桶，滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)．若你是小組中的一位成員，要驗(yàn)證滑塊所受合外力做的功等于其動(dòng)能的變化，則：
①還需要補(bǔ)充的實(shí)驗(yàn)器材是

天平、刻度尺

．
②為了簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)，使滑塊所受合外力等于繩子的拉力，應(yīng)采取的措施是：

平衡摩擦力：先將小沙桶和滑塊的連線斷開，用墊塊將長(zhǎng)木板的左端稍墊起，直至輕推滑塊，滑塊能在水平長(zhǎng)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(yīng)滿足的條件是：保持沙和沙桶的質(zhì)量

遠(yuǎn)小于

滑塊的質(zhì)量．
③若挑選的一條點(diǎn)跡清晰的紙帶如圖2，且已知滑塊的質(zhì)量為M，沙和沙桶的總質(zhì)量為m，相鄰兩個(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為T，從A點(diǎn)到B、C、D、E點(diǎn)的距離依次為S₁、S₂、S₃、S₄，則由此可求得紙帶上由B點(diǎn)到D點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的過程中，沙和沙桶的重力所做的功W=

mg（S₃-S₁）

；該滑塊動(dòng)能改變量的表達(dá)式為△E_K=

M

8T2

[(S4-S2)2-

S

2 2

]

．（結(jié)果用題中已知物理量的字母表示）

（2）為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，以下操作中不必要的是

AC

A．在“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，供小車運(yùn)動(dòng)的平板應(yīng)光滑．
B．在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中，彈簧測(cè)力計(jì)必須與木板平行，讀數(shù)時(shí)視線要正對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)的刻度．
C．用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，必需選擇紙帶上的第一打點(diǎn)為起始點(diǎn)．
D．在“探究彈簧彈力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，彈簧豎直懸掛狀態(tài)下測(cè)出彈簧原長(zhǎng)．

Answer 1

分析：（1）本題的關(guān)鍵是明確該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理和方法，只有平衡摩擦力才能使滑塊受到的拉力為合力，只有滿足沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量才能使繩子的拉力等于沙和沙桶的重力，然后求出合力對(duì)滑塊做的功和滑塊動(dòng)能的變化，比較即可．
（2）明確實(shí)驗(yàn)原理，了解具體操作即可正確解答，如“研究平拋物體運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中要求小球每次以相同的初速度水平拋出，對(duì)于軌道是否光滑沒有要求；在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中，為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，彈簧測(cè)力計(jì)必須與木板平行，讀數(shù)時(shí)視線要正對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)的刻度等；“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，選擇點(diǎn)跡清晰的點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證，并非一定選擇紙帶上的第一打點(diǎn)為起始點(diǎn)；在“探究彈簧彈力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)豎直懸掛時(shí)，由于自身重力的影響彈簧會(huì)有一段伸長(zhǎng)量，所以先豎直懸掛，后測(cè)量原長(zhǎng)．

解答：解：（1）①由于實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量紙帶的長(zhǎng)度，所以需要刻度尺，根據(jù)動(dòng)能定理表達(dá)式可知，需要用天平測(cè)量物體的質(zhì)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(yīng)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(zhǎng)木板的左端稍墊起，直至輕推滑塊，滑塊能在水平長(zhǎng)木板上勻速滑行為止；
設(shè)滑塊的質(zhì)量為M，沙和沙桶的總質(zhì)量為m，繩子上的拉力為F，則根據(jù)牛頓第二定律得：
對(duì)m有：mg-F=ma
對(duì)M有：F=Ma
聯(lián)立解得：F=

mg

(1+ m M )

，
因此要使繩子拉力約等于沙和沙桶的重力，應(yīng)滿足的條件是：m＜＜M，即保持沙和沙桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量．
③由點(diǎn)B到D點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的過程中，沙和沙桶的重力所做的功W=mg（s₃-s₁）
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律，得：
B點(diǎn)的速度為：vB=

s2

T

D點(diǎn)的速度為：vD=

(s4-s2)

2T

該滑塊動(dòng)能改變量的表達(dá)式為△E_K=

1

2

M

v

2 D

-

1

2

M

v

2 B

，
化簡(jiǎn)得：△EK=

1

2

M[(

S4-S2

2T

)2-(

S2

2T

)2]或　△EK=

M

8T2

[(S4-S2)2-

S

2 2

]．
（2）A、在“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，只要物體所受合外力恒定，至于是否光滑沒有影響，故A錯(cuò)誤；
B、本實(shí)驗(yàn)是通過在白紙上作力的圖示來驗(yàn)證平行四邊定則，為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，彈簧秤、細(xì)繩、橡皮條都應(yīng)與木板平行，否則，作出的是拉力在紙面上的分力，誤差較大．讀數(shù)時(shí)視線必須與刻度尺垂直，防止視覺誤差，故B正確；
C、用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，可以舍掉開始比較密集的點(diǎn)，選擇點(diǎn)跡清晰的點(diǎn)為第一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證，只要能算出重力勢(shì)能的減小量和動(dòng)能的增加量即可，并非一定選擇紙帶上的第一打點(diǎn)為起始點(diǎn)，故C錯(cuò)誤．
D、在“探究彈簧彈力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)豎直懸掛時(shí)，由于自身重力的影響彈簧會(huì)有一段伸長(zhǎng)量，所以先豎直懸掛，后測(cè)量原長(zhǎng)，故D正確．
本題選擇不必要的，故選AC．
故答案為：（1）①天平和刻度尺；
②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(zhǎng)木板的左端稍墊起，直至輕推滑塊，滑塊能在水平長(zhǎng)木板上勻速滑行為止；遠(yuǎn)小于；
 ③W=mg（S₃-S₁），△EK=

1

2

M[(

S4-S2

2T

)2-(

S2

2T

)2]或　△EK=

M

8T2

[(S4-S2)2-

S

2 2

]；
（2）AC．

點(diǎn)評(píng)：（1）注意動(dòng)能定理中功是總功或合力做的功的含義，及平衡摩擦力的用意．本題考查了實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)操作，以及利用功能關(guān)系和勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律來處理數(shù)據(jù)，較好的考查了學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)、基本規(guī)律的掌握情況．
（2）實(shí)驗(yàn)的核心是實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)原理選擇器材，安排實(shí)驗(yàn)步驟，分析實(shí)驗(yàn)誤差，明確注意兩項(xiàng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理等等．