Question

（2011?鄭州一模）某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)利用如圖所示裝置驗(yàn)證動(dòng)能定理，按如圖所示組裝好器材，在未裝沙子的情況下釋放小桶，滑塊仍處于靜止?fàn)顟B(tài)．你若是小組中的一位成員，要完成該實(shí)驗(yàn)
（1）你認(rèn)為首先要進(jìn)行的步驟是

平衡摩擦力

；
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)為了保證“滑塊受到的合力可認(rèn)為與沙和沙桶的總重力大小基本相等”，沙和沙桶的總質(zhì)量m與滑塊的質(zhì)量M應(yīng)滿(mǎn)足的關(guān)系是

m《M

；
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓沙桶帶動(dòng)滑塊加速運(yùn)動(dòng)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄其運(yùn)動(dòng)情況，在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上取兩點(diǎn)，測(cè)出這兩點(diǎn)的間距L和這兩點(diǎn)的速度大小v₁與v₂（v₁＜v₂）．則本實(shí)驗(yàn)最終要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為

mgL=

1

2

M

v

2 2

-

1

2

M

v

2 1

（用題中的字母表示）．

Answer 1

分析：解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題要通過(guò)審題找出題目中所做實(shí)驗(yàn)的原理； 要探究合力做的功與速度變化的關(guān)系，并且用沙桶做的功代替總功，故必須保證沙桶的拉力等于小車(chē)所受的合力，應(yīng)該將長(zhǎng)木板一端適當(dāng)墊高以平衡摩擦力；由實(shí)驗(yàn)原理可得出實(shí)驗(yàn)中應(yīng)做的數(shù)據(jù)分析．

解答：解：（1）本實(shí)驗(yàn)中是用沙桶的重力做功代替合外力做功，故應(yīng)盡量減少摩擦力做功，故應(yīng)先平衡摩擦力；
（2）因在滑塊和沙桶下滑的過(guò)程中，沙桶的重力有一部分為沙桶本身的合力，故沙桶的重力做功有部分轉(zhuǎn)化為了沙桶的動(dòng)能，為了實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，應(yīng)盡量讓沙桶增加的動(dòng)能少一些，故應(yīng)讓沙桶的質(zhì)量要遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量，故答案為：m《M．
（3）本實(shí)驗(yàn)中滑塊通過(guò)沙桶的重力做功轉(zhuǎn)化為了滑塊的動(dòng)能，故應(yīng)該為重力做的功等于滑塊動(dòng)能的增加量； 故有：mgL=

1

2

M

v

2 2

-

1

2

M

v

2 1

；
故答案為：（1）平衡摩擦力； （2）m《M； （3）mgL=

1

2

M

v

2 2

-

1

2

M

v

2 1

．

點(diǎn)評(píng)：對(duì)于實(shí)驗(yàn)問(wèn)題現(xiàn)在多在于考查實(shí)驗(yàn)的變形，故在分析實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要先明確實(shí)驗(yàn)中的原理，和相近實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比得出結(jié)論．