Question

（1）如圖1所示，用鐵架臺、彈簧和多個(gè)已知質(zhì)量且質(zhì)量相等的鉤碼，探究在彈性限度內(nèi)彈簧彈力與彈簧伸長長度的關(guān)系實(shí)驗(yàn)．

①為完成實(shí)驗(yàn)，還需要的實(shí)驗(yàn)器材有：______．
②實(shí)驗(yàn)中需要測量的物理量有：______．
③圖2是彈簧所受彈力F與彈簧伸長長度x的F-x圖線，由此可求出彈簧的勁度系數(shù)為______N/m．圖線不過原點(diǎn)的原因是由于______
（2）某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗(yàn)證“動能定理”，他們在實(shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖3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、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊、細(xì)沙．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)．其中滑塊質(zhì)量為M，沙和沙桶總質(zhì)量為m，則：
①你認(rèn)為還需要的實(shí)驗(yàn)器材有______．
②實(shí)驗(yàn)時(shí)為了保證滑塊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(zhì)量應(yīng)滿足的實(shí)驗(yàn)條件是______，實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要做的步驟是______．
③該小組實(shí)驗(yàn)得到如圖紙帶，在紙帶上選擇6個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，B、C、D三點(diǎn)到A點(diǎn)的距離依次是2.0cm、5.0cm、9.0cm．求得B點(diǎn)對應(yīng)的速度v_B=______m/s，若再求得E點(diǎn)對應(yīng)的速度為v_E，測出重物下落的高度為h_BE，則還應(yīng)計(jì)算______與______大小是否相等（填字母表達(dá)式）．

Answer 1

解：（1）①實(shí)驗(yàn)需要測量彈簧伸長的長度，故需要刻度尺．
②實(shí)驗(yàn)中需要測量（記錄）的物理量有：彈簧的原長、彈簧伸長后的長度．
③圖線的物理意義是表明彈簧的彈力大小和彈簧伸長量大小成正比，由k==200N/m．
由圖可知，當(dāng)F=0時(shí)，x=0.5cm，說明沒有掛重物時(shí)，彈簧有伸長，是由于彈簧自身的重力造成的．
故圖線不過原點(diǎn)的原因是由于彈簧有自重，實(shí)驗(yàn)中沒有考慮（或忽略了）彈簧的自重．
（2）①以小車為對象驗(yàn)證“動能定理”，合外力做的功為：mgL，小車動能的變化量為：Mv₂²-Mv₁²，
需要驗(yàn)證：mgL=Mv₂²-M v₁²，需要測量或計(jì)算的物理量為：m，M，L，v，所以還需要的儀器有：天平、刻度尺．
②設(shè)繩子上拉力為F，沙與砂桶的總質(zhì)量為m，小車總質(zhì)量為M，對小車由牛頓第二定律得：F=Ma ①，
對砂桶和砂有：mg-F=ma ②，F(xiàn)==，由此可知當(dāng)砂和砂桶的總質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車總質(zhì)量時(shí)，
砂和砂桶的重力等于繩子的拉力，實(shí)驗(yàn)前首先要平衡摩擦力．
③計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔t=0.02×5=0.1s，v_B===0.25m/s；
再求得E點(diǎn)對應(yīng)的速度為v_E，測出重物下落的高度為h_BE，則還應(yīng)計(jì)算mgh_BE與大小是否相等．
故答案為：（1）①刻度尺；②彈簧的原長、彈簧伸長后的長度；③200；實(shí)驗(yàn)中沒有考慮（或忽略了）彈簧的自重；
（2）①刻度尺、天平；②砂和砂桶的總質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車總質(zhì)量；平衡摩擦；③0.25m/s；mgh_BE；．
分析：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理：測量彈簧的彈力和伸長的長度來選擇器材．圖線的斜率即為彈簧的勁度系數(shù)．由胡克定律求出K．
（2）①根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，得到需要驗(yàn)證的表達(dá)式，從而確定需要的器材．
②實(shí)驗(yàn)要測量滑塊動能的增加量和合力做的功，用沙和沙桶的總質(zhì)量表示滑塊受到的拉力，對滑塊受力分析，受到重力、拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，必須使重力的下滑分量等于摩擦力；同時(shí)重物加速下降，處于失重狀態(tài)，故拉力小于重力，可以根據(jù)牛頓第二定律列式求出拉力表達(dá)式分析討論在什么情況下合力與沙桶的總重力大小基本相等．
③做勻變速運(yùn)動的物體在某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于該段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度；根據(jù)自由落體運(yùn)動驗(yàn)證動能定理，需要應(yīng)驗(yàn)證重力勢能的減少量與動能增加量是否相等．
點(diǎn)評：（1）在應(yīng)用胡克定律時(shí)，要首先轉(zhuǎn)化單位，知道圖線的斜率即為彈簧的勁度系數(shù)．
（2）正確解答實(shí)驗(yàn)問題的前提是明確實(shí)驗(yàn)原理，從實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)進(jìn)行分析所需實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)步驟、所測數(shù)據(jù)等，會起到事半功倍的效果．