Question

【題目】根據如圖所示的實驗裝置圖，可以分別完成下列有關實驗：

(1)某實驗小組的同學，利用此裝置來做“探究a與F、m之間的定量關系”的實驗：

①為了平衡摩擦力，需要取下細繩及鉤碼，通過調整長木板下面墊片的位置，從而改變長木板傾角。當木板的傾角剛好調整到30°角時，從打出的紙帶就判斷出小車是做勻速直線運動，那么，小車與木板間的動摩擦因數為__________(結果保留根號)

②在實驗中，若小車的質量為M、鉤碼的總質量為m，那么，認為小車受到的拉力等于鉤碼受到的重力與實際拉力大小的差值為__________。

(2)另外某實驗小組的同學，利用此裝置來驗證“小車與鉤碼組成的系統機械能守恒”的實驗，則：

①從圖中可以得出，除圖中已提供的實驗器材外，還需要的主要實驗器材有__________。

②為盡可能克服滑動摩擦力對該實驗的影響，使驗證結果盡可能準確，那么，小車的質量M和鉤碼質量m之間的關系應該盡可能滿足__________。

③按正確實驗操作后，得到一條如圖所示的較理想的紙帶先去掉前面比較密集的點，選擇了點跡清晰且便于測量的連續7個點A、B、C、D、E、F、G，測出相關距離如圖所示�，F要驗證從打B點到E點時，系統的機械能守恒，那么，應滿足關系式是__________ (設小車質量M，鉤碼質量m，打點計時器的頻率為f)

Answer 1

【答案】（1） （2）毫米刻度尺；天平（砝碼） M<<m

【解析】

（1）①小車做勻速直線運動，mgsin30°=μmgcos30°，μ= ；

②設實際拉力為T，根據牛頓第二定律：mg-T=ma，T=Ma，解得T=

鉤碼受到的重力與實際拉力大小的差值△T=mg-=；

（2）①驗證“小車與鉤碼組成的系統機械能守恒”需要測量計數點間的距離計算瞬時速度，需要用到刻度尺；測量小車和鉤碼的質量，需要用到天平；

②根據牛頓第二定律：mg-T=ma，T=Ma，解得T=。當M<<m時，繩子的拉力近似等于鉤碼的重力；

③根據機械能守恒定律，減小的重力勢能等于增加的動能：，

即