Question

为了验证动能定理，某学习小组在实验室组装了如图的装置外，还备有下列器材：打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、天平、细沙。他们称量滑块的质量为M、沙和小桶的总质量为m。当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小桶时，滑块处于静止状态。要完成该实验，则：

⑴还缺少的实验器材是       。
⑵实验时为保证滑块受到的合力与沙、小桶的总重力大小基本相等，沙和小桶的总质量应满足的实验条件是      ，实验时为保证细线拉力等于滑块所受的合外力，首先要做的步骤是       。
⑶在⑵问的基础上，让小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，测出该两点的间距为L、打下该两点时滑块的速度大小为v₁、v₂（v₁< v₂），已知当地的重力加速度为g。写出实验要验证的动能定理表达式        （用题中所给的字母表示）。

Answer 1

⑴刻度尺⑵沙和小桶的总质量远小于滑块的质量，平衡摩擦力
⑶ 或

试题分析：（1）实验要验证动能增加量和总功是否相等，故需要求出总功和动能，故还要刻度尺；
（2）沙和沙桶加速下滑，处于失重状态，其对细线的拉力小于重力，设拉力为T，根据牛顿第二定律，有
对沙和沙桶，有
对小车，有，解得：故当M＞＞m时，有T≈mg；小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力，故可以将长木板的一段垫高；
（3）重力做功为mgl，动能增加量为,故要验证：
解得
点评：本题关键是根据实验原理并结合牛顿第二定律和动能定理来确定要测量的量、实验的具体操作方法和实验误差的减小方法．