Question

6．某探究学习小组的同学试图以图中的滑块为对象验证“动能定理”，他们在实验室组装了如图甲所示的一套装置，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、小滑块、细沙、沙桶、刻度尺、小垫片、纸带、细绳、一端带有定滑轮的长木板．当地重力加速度为g=9.80m/s²，要完成该实验，你认为：

（1）还需要的实验器材有天平
（2）实验时首先要做的步骤是平衡摩擦力，滑块在不挂沙桶时，要平衡摩擦阴力；为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的条件是沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量．

Answer 1

分析 （1）根据实验原理，得到需要验证的表达式，从而确定需要的器材；
（2）实验要测量滑块动能的增加量和合力做的功，用沙和沙桶的总质量表示滑块受到的拉力，对滑块受力分析，受到重力、拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，必须使重力的下滑分量等于摩擦力；同时重物加速下降，处于失重状态，故拉力小于重力，可以根据牛顿第二定律列式求出拉力表达式分析讨论．

解答 解：（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，故还要天平测量质量；
（2）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来平衡摩擦力；
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 mg-T=ma
对小车，有 T=Ma
解得：
T=$\frac{M}{M+m}$mg
故当M＞＞m时，有T≈mg．
故答案为：（1）天平；（2）平衡摩擦力；沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量

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，明确为什么要平衡摩擦力．