Question

12．某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗(yàn)證“動能定理”，他們在實(shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖所示的裝置

①實(shí)驗(yàn)時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，則：沙和沙桶的總質(zhì)量m應(yīng)遠(yuǎn)小于（填：遠(yuǎn)大于、遠(yuǎn)小于或等于）滑塊的質(zhì)量M，實(shí)驗(yàn)時首先應(yīng)做的步驟是平衡摩擦力．
②實(shí)驗(yàn)時，應(yīng)該先接通電源，再釋放紙帶（填：釋放紙帶或接通電源）．

Answer 1

分析 （1）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；
（2）根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時器的使用規(guī)則判斷釋放紙帶和接通電源的順序．

解答 解：（1）沙和沙桶加速下滑，處于失重狀態(tài)，其對細(xì)線的拉力小于重力，設(shè)拉力為T，根據(jù)牛頓第二定律，有
對沙和沙桶，有 mg-T=ma
對小車，有 T=Ma
解得
T=$\frac{M}{m+M}$mg
故當(dāng)M＞＞m時，有T≈mg
小車下滑時受到重力、細(xì)線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應(yīng)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；
（2）開始記錄時，應(yīng)先給打點(diǎn)計(jì)時器通電打點(diǎn)，然后釋放紙帶讓紙帶（隨物體）開始運(yùn)動，如果先放開紙帶開始運(yùn)動，再接通打點(diǎn)計(jì)時時器的電源，由于重物運(yùn)動較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生較大的誤差；而且先打點(diǎn)再釋放紙帶，可以使打點(diǎn)穩(wěn)定，提高紙帶利用率，可以使紙帶上打滿點(diǎn)．
故答案為：（1）遠(yuǎn)小于；平衡摩擦力；（2）接通電源，釋放紙帶．

點(diǎn)評 本題關(guān)鍵是根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理并結(jié)合牛頓第二定律和動能定理來確定要測量的量，實(shí)驗(yàn)的具體操作方法和實(shí)驗(yàn)誤差的減小方法．對于一些實(shí)驗(yàn)操作細(xì)節(jié)，要通過親自動手實(shí)驗(yàn)，才能體會具體操作細(xì)節(jié)的含義．