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某探究學習小組的同學們欲探究“做功與物體動能變化的關系”，他們在實驗室組裝了一套如圖1所示的裝置．
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（1）該學習小組的同學想用砂和砂桶的重力作為滑塊受到的合外力，探究滑塊所受合外力做功與滑塊動能變化的關系．為了實現這個想法，該小組成員提出了以下實驗措施，你認為有效的有
 
．
A．保持砂和砂桶的質量遠大于滑塊質量
B．保持砂和砂桶的質量遠小于滑塊質量
C．保持長木板水平
D．把木板的左端墊起適當的高度以平衡摩擦力
E．調整滑輪的高度使細線與長木板平行
（2）如圖2為實驗中打出的一條紙帶，現選取紙帶中的B、K兩點來探究滑塊所受合外力做功與滑塊動能變化的關系．已知打點計時器的打點周期為T，重力加速度為g．在本實驗中需要測量的物理量有：砂和砂桶的質量m1、滑塊的質量m2，AC間的距離s1，JL間的距離s2，BK間的距離s．本實驗探究結果的表達式為
 
．（用測量物理量相應的字母表示）
分析：小車在水平方向上受繩的拉力和摩擦力，想用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，首先需要平衡摩擦力；其次要想用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，必須要滿足鉤碼的質量遠小于小車的總質量．
衡量做功根據W=Fscosα進行計算，用平均速度代替瞬時速度的方法求出BK兩點的速度，進而求出動能的改變量．
解答：解：（1）小車在水平方向上受繩的拉力和摩擦力，想用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，首先需要平衡摩擦力；
設繩子上拉力為F，對小車根據牛頓第二定律有：
F=Ma ①
鉤碼有：mg-F=ma ②
F=
Mmg
M+m
=
mg
1+
m
M
由此可知當M＞＞m時，夠碼的重力等于繩子的拉力即為小車是合外力
故適當墊高長木板右端，以平衡摩擦力，使鉤碼的質量遠小于小車的質量，
故選：BDE．
（2）則此過程恒力做的功W=m1gs
B點的速度vB=
s1
2T

K點的速度vK=
s2
2T

所以動能的改變量△EK=
1
2
m2（
s2
2T
）2-
1
2
m2（
s1
2T
）2
故驗探究結果的表達式為：m1gs=
1
2
m2（
s2
2T
）2-
1
2
m2（
s1
2T
）2
故答案為：m1gs=
1
2
m2（
s2
2T
）2-
1
2
m2（
s1
2T
）2．
點評：要明確此題在驗證合外力的功與動能變化間的關系中用到的原理，圍繞實驗原理，明確實驗目的，根據相應的物理規律可知需要測量的物理量及實驗時的注意事項．
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

某探究學習小組的同學欲以如圖裝置中的滑塊為對象驗證“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、墊塊．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
天平
天平
、
刻度尺
刻度尺
．（兩個）
（2）實驗時為了保證滑塊（質量為M）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m應滿足的實驗條件是
m＜＜M
m＜＜M
，實驗時首先要做的步驟是
平衡摩擦力
平衡摩擦力
．
（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v1與v2（v1＜v2）．則對滑塊，本實驗最終要驗證的數學表達式為
mgL=
1
2
M
v
2
2
-
1
2
M
v
2
1
mgL=
1
2
M
v
2
2
-
1
2
M
v
2
1
（用題中的字母表示）．
（4）要探究滑塊與沙及沙桶組成的系統機械能是否守恒，如果實驗時所用滑塊質量為M，沙及沙桶總質量為m，讓沙桶帶動滑塊在水平氣墊導軌上加速運動，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）．則最終需驗證的數學表達式為
mgL=
1
2
(m+M)(
v
2
2
-
v
2
1
)
mgL=
1
2
(m+M)(
v
2
2
-
v
2
1
)
（用題中的字母表示）．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（2013?開封一模）某探究學習小組的同學欲探究恒力做功與物體動能變化的關系，他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置，另外他們還找到打點計時器所用的學生電源一臺、天平、刻度尺、導線、復寫紙、紙帶、小桶和沙子若干．當小車連接上紙帶，用細線通過滑輪掛上小沙桶．
（1）某同學的實驗步驟如下：用天平稱量小車的質量M和沙與桶的總質量m．讓沙桶帶動小車加速運動，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，算出這兩點的速度v1與v2．
①本實驗裝置圖1（準備放開小車時刻）中有什么缺點或錯誤？
細線與軌道平面應該平行，初始時刻小車應緊靠打點計時器．
細線與軌道平面應該平行，初始時刻小車應緊靠打點計時器．

②要完成本實驗，還缺哪些重要實驗步驟？
調節軌道的傾斜程度，使小車在無拉力時能在軌道上勻速運動（或平衡摩擦力）
調節軌道的傾斜程度，使小車在無拉力時能在軌道上勻速運動（或平衡摩擦力）

③本實驗認為小車所受合外力等于沙桶重力，則應控制的實驗條件是什么？
M＞＞m
M＞＞m

（2）在實驗操作正確的前提下，若挑選的一條點跡清晰的紙帶如圖2所示，已知    相鄰兩個點間的時間間隔為T，從A點到B、C、D、E、F點的距離依次為s1、s2、s3、s4、s5（圖中未標s3、s4、s5），則由此可求得紙帶上由B點到E點所對應過程中，合外力對小車所做的功W=
mg（S4-S1）
mg（S4-S1）
；該小車動能改變量的表達式為△EK=
M
8T2
[(S5-S3)2-
S
2
2
]
M
8T2
[(S5-S3)2-
S
2
2
]
（結果用題中已知物理量的符號表示）；若滿足
W≈△Ek
W≈△Ek
，則動能定理得證．

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科目：高中物理 來源： 題型：

某探究學習小組的同學欲探究“滑塊與桌面間的動摩擦因數”他們在實驗室組裝了一套如圖1所示的裝置，另外他們還找到打點計時器及所用的學生電源一臺、天平、刻度尺、導線、紙帶、鉤碼若干．

（1）小組同學的實驗步驟如下：用天平稱量滑塊的質量M=300g，將滑塊放在水平桌面上并連接上紙帶，用細線通過滑輪掛上兩個鉤碼（每個鉤碼質量為100g），調整滑輪高度使拉滑塊的細線與桌面平行，讓鉤碼拉動滑塊由靜止開始加速運動，用打點計時器記錄其運動情況．
實驗紙帶的記錄如圖2所示，圖中前幾個點模糊，因此從A點開始每打5個點取一個計數點，若電源頻率為50赫茲，則物體運動的加速度為
0.64
0.64
m/s2．（結果保留兩位有效數字），滑塊與桌面間的動摩擦因數μ=
0.56
0.56
（重力加速度為g=10m/s2）．
（2）為提高實驗結果的準確程度，某同學對此實驗提出以下建議：①繩的質量要輕
②在“輕質繩”的前提下，繩子越長越好
③實驗時盡量保持拉動滑塊的細線與桌面平行
④盡量保證鉤碼只沿豎直方向運動，不要搖晃
以上建議中確實對提高準確程度有作用的是
①③④
①③④
．（在答題卡上對應區域填入選項前的編號）

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2008?湛江二模）某探究學習小組的同學欲驗證動能定理，他們在實驗室已組裝了一套如圖1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一臺，天平、導線、復寫紙、紙帶、細沙若干．當滑塊連接上紙帶，用細線通過滑輪掛上空的小沙桶時已完成了平衡摩擦力的操作．若你是小組中的一位成員，要完成該項實驗，則：
①還需要的實驗器材
刻度尺
刻度尺
．
②在沙桶中放適量的沙進行實驗，且已知滑塊的質量為M，沙和沙桶的總質量為m（M遠大于m），若挑選一條點跡清晰的紙帶如圖2所示，相鄰兩個點之間的時間間隔為T，從A點到B、C、D、E、F點的距離依次為S1、S2、S3、S4、S5（圖中未標出S3、S4、S5），則由此可求得紙帶上由B點到E點所對應的過程中，滑塊合力所做的功約為W=
mg（s4-s3）
mg（s4-s3）
； 該滑塊動能改變量的表達式為△Ek=
1
2
M((
S5-S3
2T
)2-(
S2
2T
)2)
1
2
M((
S5-S3
2T
)2-(
S2
2T
)2)
．（結果用題中已知物理量的字母表示） 

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（2007?佛山二模）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一臺，導線、復寫紙、紙帶、細沙若干．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）還需要補充的實驗器材是
天平；刻度尺；小木塊
天平；刻度尺；小木塊
．
（2）某同學的實驗步驟如下：用天平稱量滑塊的質量M．往沙桶中裝入適量的細沙，讓沙桶帶動滑塊加速運動，用打點計時器記錄其運動情況，用天平稱出此時沙和沙桶的總質量m．在打點計時器打出的紙帶上取兩點，測出這兩點的間距L，算出這兩點的速度v1與v2．要完成本實驗，還缺哪些實驗步驟或應控制的實驗條件？若用如上的字母代表實驗中測量到的物理量，寫出本實驗最終要驗證的數學表達式．
（3）若挑選的一條點跡清晰的紙帶如下，且已知滑塊的質量為M，沙和沙桶的總質量為m，相鄰兩個點之間的時間間隔為T，從A點到B、C、D、E、F點的距離依次為S1、S2、S3、S4、S5（圖中未標出S3、S4、S5），則由此可求得紙帶上由B點到E點所對應的過程中，沙和沙桶的重力所做的功W=
mg（s4-s1）
mg（s4-s1）
；該滑塊動能改變量的表達式為△EK=
1
2
M[(
S5-S3
2T
)2-(
S2
2T
)2]
1
2
M[(
S5-S3
2T
)2-(
S2
2T
)2]
．（結果用題中已知物理量的字母表示）

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