Question

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實－5－11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．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(tài)．

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____________． 

(2)實驗時為了保證滑塊受到的合力與沙桶的總重力大小基本相等，沙和沙桶的總質 量應滿足的實驗條件是_______________，實驗時首先要做的步驟是 ________________． 

(3)在(2)的基礎上，某同學用天平稱量滑塊的質量為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為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)．則本實驗最終要驗證的數學表達式為______________．(用題中的字母表示實驗中測量得到的物理量) 

Answer 1

【答案】 (1)天平、刻度尺　(2)沙和沙桶的總質量遠小于滑塊的質量　平衡摩擦力　

(3)

【解析】

（1）實驗要驗證動能增加量和總功是否相等，故需要求出總功和動能，故還要天平和刻度尺；

（2）沙和沙桶加速下滑，處于失重狀態(tài)，其對細線的拉力小于重力，設拉力為T，根據牛頓第二定律，有

對沙和沙桶，有mg-T=ma

對滑塊，有T=Ma

解得

故當M＞＞m時，有T≈mg

滑塊下滑時受到重力、細線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應該用重力的下滑分量來平衡摩擦力，故可以將長木板的一段墊高；

（3）總功為：mgL

動能增加量為：。

【考點】探究功與速度變化的關系