Question

【题目】某探究学习小组的同学欲以如图装置中的滑块为对象验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙、垫块等需要的东西．当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态．若你是小组中的一位成员，要完成该项实验，则：

（1）实验时为了保证滑块（质量为M）受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，实验时首先要做的步骤是 ，另外沙和沙桶的总质量m应满足的实验条件是 ．

（2）在（1）的基础上，某同学用天平称量滑块的质量M．往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m．让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2（v1＜v2）．则对滑块，本实验最终要验证的数学表达式为 （用题中的字母表示）．

（3）由于实验原理上的原因，上述数学表达式只能是近似成立，那么，此试验中真正成立的等式为 （仍用上述题中的字母表示）．

Answer 1

【答案】（1）平衡摩擦力；m<<M（2）（3）

【解析】试题分析：（1）沙和沙桶加速下降，处于失重状态，只有加速度较小时，可以认为滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等；滑块受到的合力为F=T﹣f，要平衡摩擦力，才能保证拉力等于合力；

（2）根据动能定理列式即可；

（3）根据机械能守恒定律列式即可．

解：（1）沙和沙桶加速下降，处于失重状态，拉力小于重力，只有加速度较小时，可以认为滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，即T=mg，故需要m＜＜M；滑块受到的合力为F=T﹣f，要使合力等于拉力，可以将长木板的一端适当垫高，使重力的下滑分力与摩擦力平衡，即可保证拉力等于合力，即F=T；

（2）本实验要验证动能定理，即合力对小车的做的功等于小车动能的增加量，根据动能定理，有：；

（3）对沙桶和小车系统，只有重力做功，机械能守恒，根据机械能守恒定律，沙桶减小的重力势能等于沙桶和滑块动能的增加量，有：．

故答案为：（1）平衡摩擦力，m＜＜M；（2）；（3）．