Question

（2013?宿遷一模）某學習小組為了驗證動能定理，他們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、細沙．他們稱量滑塊的質量為M、沙和小桶的總質量為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

刻度尺

．
（2）實驗時為保證滑塊受到的合力與沙和小桶的總重力大小基本相等，沙和小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

，實驗時為保證細線拉力為木塊的合外力，首先要做的步驟是

平衡摩擦力

．
（3）在（2）的基礎上，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，測出這兩點的間距為L和打下這兩點時的速度大小v₁與v₂（v₁＜v₂），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

mgL=

1

2

M

v

2 2

-

1

2

M

v

2 1

（用題中的字母表示）．

Answer 1

分析：本實驗需要驗證mgL與△

E

k

的關系，為使繩子拉力為合力，應先平衡摩擦力，繩子拉力近似等于沙和沙桶的重力，應滿足沙和沙桶總質量遠小于滑塊的質量．

解答：解：（1）根據題意本實驗需要測量滑塊的位移，所以還缺少的器材是刻度尺．
（2）根據牛頓第二定律可知當沙和沙桶的總質量遠小于滑塊的質量時，繩子拉力才近似等于沙和沙桶的重力，所以沙和沙桶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，由受力分析可知，為保證細線拉力為木塊的合外力，首先要做的是平衡摩擦力．
（3）根據動能定理實驗要驗證的表達式為mgL=

1

2

M

v

2 2

-

1

2

M

v

2 1

．
故答案為（1）刻度尺
       （2）沙和沙桶的總質量遠小于滑塊的質量，平衡摩擦力
       （3）mgL=

1

2

M

v

2 2

-

1

2

M

v

2 1

點評：明確實驗原理是解決實驗問題的關鍵，本實驗的關鍵是兩個問題，一個是怎樣才能使滑塊受到的合力是繩子的拉力，再一個是怎樣才能使繩子拉力近似等于小桶的重力．