Question

（2013?宿遷一模）某學習小組為了驗證動能定理，他們在實驗室組裝了如圖的裝置外，還備有下列器材：打點計時器所用的學生電源、導線、復寫紙、天平、細沙．他們稱量滑塊的質(zhì)量為M、沙和小桶的總質(zhì)量為m．當滑塊連接上紙帶，用細線通過滑輪掛上空的小桶時，滑塊處于靜止狀態(tài)．要完成該實驗，則：
（1）還缺少的實驗器材

刻度尺

．
（2）實驗時為保證滑塊受到的合力與沙和小桶的總重力大小基本相等，沙和小桶的總質(zhì)量應滿足的實驗條件是

沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于滑塊的質(zhì)量

，實驗時為保證細線拉力為木塊的合外力，首先要做的步驟是

平衡摩擦力

．
（3）在（2）的基礎(chǔ)上，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，測出這兩點的間距為L和打下這兩點時的速度大小v₁與v₂（v₁＜v₂），當?shù)氐闹亓�加速度為g．寫出實驗要驗證的動能定理表達式

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：本實驗需要驗證mgL與△

E

k

的關(guān)系，為使繩子拉力為合力，應先平衡摩擦力，繩子拉力近似等于沙和沙桶的重力，應滿足沙和沙桶總質(zhì)量遠小于滑塊的質(zhì)量．

解答：解：（1）根據(jù)題意本實驗需要測量滑塊的位移，所以還缺少的器材是刻度尺．
（2）根據(jù)牛頓第二定律可知當沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于滑塊的質(zhì)量時，繩子拉力才近似等于沙和沙桶的重力，所以沙和沙桶應滿足的實驗條件是沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于滑塊的質(zhì)量，由受力分析可知，為保證細線拉力為木塊的合外力，首先要做的是平衡摩擦力．
（3）根據(jù)動能定理實驗要驗證的表達式為mgL=

1

2

M

v

2 2

-

1

2

M

v

2 1

．
故答案為（1）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=

1

2

M

v

2 2

-

1

2

M

v

2 1

點評：明確實驗原理是解決實驗問題的關(guān)鍵，本實驗的關(guān)鍵是兩個問題，一個是怎樣才能使滑塊受到的合力是繩子的拉力，再一個是怎樣才能使繩子拉力近似等于小桶的重力．