题目内容
【题目】为了验证动能定理，某学习小组在实验室组装了如图所示的装置，还备有下列器材：打 点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、细砂、刻度尺。
他们称得滑块的质量为 M、砂和小桶的总质量为 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：
(1)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_____实验时为保证细线的拉力与砂和小桶的总重力大小基本相等，砂和小桶的总质量应满足的实验条件是_____。
(2)在(1)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)。
【答案】（1）刻度尺；
（2）平衡摩擦力，
；
（3）
【解析】
试题（1）根据题意本实验需要测量滑块的位移，所以还缺少的器材是刻度尺。
（2）在该实验中，为了保证细线拉力等于滑块所受的合外力，首先要将木板一端抬高，以平衡摩擦力；设绳子上拉力为F，对小车根据牛顿第二定律有：
，对砂桶和砂有：
，由此解得：
，由此可知当
时，砂和砂桶的重力等于绳子的拉力，所以若使绳子拉力近似等于沙和沙桶的重力，应满足的条件是沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量，即。
（3）运动过程中外力做功为：
；
动能的增加量为：
；
根据动能定理实验要验证的表达式为为：
，即。
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