Question

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、滑塊、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。

（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，細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

（1）天平 刻度尺   （2）遠小于滑塊的質量；平衡摩擦力 （3）mgL=M（）

試題分析：（1）由于實驗中需要計算動能，所以必須測量沙桶和滑塊的質量，故需要天平；實驗中需根據紙帶計算滑塊的速度，故需要毫米刻度尺
（2）實驗時要先平衡摩擦力，平衡摩擦力后，滑塊和沙桶的加速度相同，由牛頓第二定律可知，，解得，所以滑塊受到的合力T近似等于沙桶的重力，需滿足，即滿足
（3） 由于滑塊受到的合力T近似等于沙桶的重力，沙桶減少的重力勢能等于滑塊增加的動能，所以有．