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右上圖所示的裝置，另外他們還找到了打點計時器所用的學生電源、導線、復寫紙、紙帶、小木塊、細沙．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．

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桶的總重力大小基本相等，沙和沙桶的總質量應滿足的實驗條件是_______________________，實驗時首先要做的步驟是________________．

(3)在(2)的基礎上，某同學用天平稱量滑塊的質量為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量為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v1與v2(v1＜v2)．則本實驗最終要驗證的數學表達式為 ______________．(用題中的字母表示實驗中測量得到的物理量)

Answer 1

【答案】 天平、刻度尺 沙和沙桶的總質量遠小于滑塊的質量 平衡摩擦力

【解析】試題分析：（1）該實驗驗證拉力做的功與滑塊動能的變化是否相等，從而驗證動能定理．根據實驗的原理來分析需要的器材；（2）實驗前要平衡摩擦力，使滑塊受到的合力等于沙和沙桶的重力；只有在滑塊質量遠大于沙和沙桶總質量的情況下，才可近似認為滑塊受到的拉力等于沙和沙桶的重力．（3）將滑塊的瞬時速度，代入動能定理表達式即可正確解題．

（1）在實驗中，需要測量滑塊、沙和沙桶的質量，所以還需要天平．需要測量打出的紙帶上計數點的間的距離，所以還需要刻度尺

（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，需要保證沙和沙桶的總質量遠小于滑塊的質量，即，實驗時首先要平衡滑塊受到的摩擦力．
（3）由動能定理得，拉力做的功，則實驗最終要驗證的數學表達式為： ；