Question

【題目】按題目要求作答。解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。

（1）某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗證“動能定理”，他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置，另外他們還找到了打點計時器所用的學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊、細沙，當(dāng)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?fàn)顟B(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)滿足的實驗條件是 ，實驗時首先要做的步驟是 。

③在（2）的基礎(chǔ)上，某同學(xué)用天平稱量滑塊的質(zhì)量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(zhì)量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vl與v2（vl<v2）。則本實驗最終要驗證的數(shù)學(xué)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）天平和刻度尺 （2）沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于滑塊的質(zhì)量 平衡摩擦力 （3）mgL=M–M

【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(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=mg，故當(dāng)M>>m時，有T≈mg，小車下滑時受到重力、細線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應(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；

（3）總功為：mgL，動能增加量為：M–M，故答案為：mgL=M–M。