Question

某探究學習小組的同學試圖以圖中的滑塊為對象驗證“動能定理”，他們在實驗室組裝了如圖所示的一套裝置，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、小木塊、細沙．當滑塊連上紙帶，沙桶中不放沙子時，釋放沙桶，滑塊不動。要完成該實驗，你認為：

（1）還需要的實驗器材有                   ．
（2）實驗時首先要做的步驟是          ，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條件是                  ．
（3）在上述的基礎上，某同學測得滑塊的質量M．往沙桶中裝入適量的細沙，測得此時沙和沙桶的總質量m．接通電源，釋放沙桶，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，本實驗最終要驗證的數學表達式為      （用題中的字母表示，已知重力加速度為g）．

Answer 1

（1）天平 刻度尺 （2）平衡摩擦力  沙和沙桶質量遠小于小車質量  （3）

試題分析：（1）根據打點計時器的紙帶分析可計算出初末速度和小車對應的位移，但需要有測量長度的工具即刻度尺。要找到合外力做功，位移測量后，還要找到合外力，即沙和沙桶的重力，因此需要天平來測量質量從而計算重力。（2）實驗設計中，把繩子拉力作為合力，即排除了摩擦力做功，所以實驗首先要做的步驟是平衡摩擦力。對繩子拉力，我們以沙和沙桶重力來代替，事實上，繩子拉力并不等于重力，小車和沙桶做為一個整體，加速度，繩子拉力，當遠小于時，繩子拉力近似等于沙和沙桶重力。（3）若滿足動能定理則有合外力做功等于動能變化量，即.