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、細砂．他們稱量滑塊的質量為 M、細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）還缺少的實驗器材是 ．
（2）實驗時為保證滑塊受到的合力與細砂、小桶的總重力大小基本相等，細砂和小桶的總質量應滿足的實驗條件是 ， 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 ．
（3）在（2）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）細砂和小桶的總質量遠小于滑塊的質量,平衡摩擦力
（3）mgL=
【解析】解：（1）實驗中需要通過刻度尺測量點跡間的距離，從而得出滑塊運動的距離以及滑塊的速度，所以還缺少的實驗器材是刻度尺．（2）對整體分析，加速度a= ，隔離分析，繩子的拉力F=Ma= ，可知要使繩子的拉力等于小桶的總重力，需滿足細砂和小桶的總質量遠小于滑塊的質量，要使繩子的拉力等于滑塊的合力，首先要做的步驟是平衡摩擦力．（3）合力做功為mgL，滑塊動能的變化量為 ，則驗證的動能定理表達式為mgL= ．

故答案為：（1）刻度尺；（2）細砂和小桶的總質量遠小于滑塊的質量，平衡摩擦力；（3）mgL= ．

（1）根據實驗的原理確定所需測量的物理量，從而確定還需要的器材．（2）根據整體法和隔離法得出繩子拉力的表達式，從而分析拉力等于小桶總重力滿足的條件，要使繩子的拉力等于滑塊的合力，需要平衡摩擦力．（3）根據合力做功等于動能的變化量列出驗證的動能定理表達式．