Question

【題目】為了驗證動能定理，某學習小組在實驗室組裝了如圖所示的裝置，還備有下列器材：打 點計時器所用的學生電源、導線、復寫紙、細砂、刻度尺。

他們稱得滑塊的質量為 M、砂和小桶的總質量為 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，要完成該實驗，則：

(1)實驗時為保證細線拉力等于滑塊所受的合外力，首先要做的步驟是_____實驗時為保證細線的拉力與砂和小桶的總重力大小基本相等，砂和小桶的總質量應滿足的實驗條件是_____。

(2)在(1)問的基礎上，讓小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，測出該兩點的間距為 L、打下該兩點時滑塊的速度大小為 v1、 v2(v1<v2)，已知當地的重力加速度為 g，寫出實驗要驗證的動能定理表達式：________(用題中所給的字母表示)。

Answer 1

【答案】（1）刻度尺；

（2）平衡摩擦力，；

（3）

【解析】

試題（1）根據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）在該實驗中，為了保證細線拉力等于滑塊所受的合外力，首先要將木板一端抬高，以平衡摩擦力；設繩子上拉力為F，對小車根據牛頓第二定律有：，對砂桶和砂有：，由此解得：，由此可知當時，砂和砂桶的重力等于繩子的拉力，所以若使繩子拉力近似等于沙和沙桶的重力，應滿足的條件是沙和沙桶的總質量遠小于滑塊的質量，即。

（3）運動過程中外力做功為：；

動能的增加量為：；

根據動能定理實驗要驗證的表達式為為：，即。