Question

【題目】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1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一臺，導線、復寫紙、紙帶、墊塊、細沙若干．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，要驗證滑塊所受合外力做的功等于其動能的變化，則：

(1)還需要補充的實驗器材是__________________，_________________．

(2)為了簡化實驗，使滑塊所受合外力等于繩子的拉力，應采取的措施是：______；

要使繩子拉力約等于沙和沙桶的重力，應滿足的條件是：保持沙和沙桶的質(zhì)量______滑塊的質(zhì)量．

(3)若挑選的一條點跡清晰的紙帶如圖2所示，且已知滑塊的質(zhì)量為M，沙和沙桶的總質(zhì)量為m，相鄰兩個點之間的時間間隔為T，從A點到B、C、D、E點的距離依次為S1、S2、S3、S4，則由此可求得紙帶上由B點到D點所對應的過程中，沙和沙桶的重力所做的功W=______ ；該滑塊動能改變量的表達式為△EK= ______ ．（結(jié)果用題中已知物理量的字母表示）

Answer 1

【答案】 天平 毫米刻度尺 平衡摩擦力 遠小于 mg（S3-S1）

【解析】（1）①由于實驗需要測量紙帶的長度，所以需要刻度尺，根據(jù)動能定理表達式可知，需要用天平測量物體的質(zhì)量，所以缺少的器材是天平和毫米刻度尺．
②受力分析可知，使滑塊所受合外力等于繩子的拉力，應采取的措施是平衡摩擦力平衡摩擦力：先將小沙桶和滑塊的連線斷開，用墊塊將長木板的左端稍墊起，直至輕推滑塊，滑塊能在水平長木板上勻速滑行為止；
設(shè)滑塊的質(zhì)量為M，沙和沙桶的總質(zhì)量為m，繩子上的拉力為F，則根據(jù)牛頓第二定律得：
對m有：
對M有：
聯(lián)立解得：，
因此要使繩子拉力約等于沙和沙桶的重力，應滿足的條件是：，即保持沙和沙桶的質(zhì)量遠小于滑塊的質(zhì)量。
③由點B到D點所對應的過程中，沙和沙桶的重力所做的功
根據(jù)勻變速直線運動規(guī)律，得：
B點的速度為：
D點的速度為：
該滑塊動能改變量的表達式為，
化簡得：

或　。