Question

【題目】某探究學習小組的同學欲以下圖裝置中的滑塊為對象探究動能定理，他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置，另外他們還找到了打點計時器所用的學生電源、天平、刻度尺、

導線、復寫紙、紙帶、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）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，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_____________．

（2）在（1）的基礎上，某同學用天平稱量滑塊的質量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）．則對滑塊，本實驗最終要探究的數學表達式為___________________（用題中的字母表示）．

（3）如果以合力對滑塊做的功W為縱軸，以_______（填v或v2）為橫軸，圖線就是一條直線（如圖），其斜率為_______（用題中的字母表示）

（4）如果實驗時所用滑塊質量為M，沙及沙桶總質量為m，讓沙桶帶動滑塊在水平氣墊導軌上加速運動，也可以用來探究滑塊與沙及沙桶組成的系統機械能是否守恒。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）．要探究滑塊與沙及沙桶組成的系統機械能是否守恒，則最終需驗證的數學表達式為______（用題中的字母表示）。

Answer 1

【答案】 沙和沙桶的總質量遠小于滑塊的質量 平衡摩擦力 v2

【解析】（1）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，沙和沙桶的總質量應滿足的實驗條件是：沙和沙桶的總質量遠小于滑塊的質量；實驗時首先要做的步驟是：平衡摩擦力．

（2）拉力的功為mgL；小車動能的變化量為 ，故要驗證的表達式為；

（3）由可知，如果以合力對滑塊做的功W為縱軸，以v2為橫軸，圖線是一條直線，其斜率為；

（4）要探究滑塊與沙及沙桶組成的系統機械能是否守恒，則系統重力勢能的減小量為mgL；系統動能的增加量為，則最終需驗證的數學表達式為；