Question

6．某探究學習小組的同學試圖以圖中的滑塊為對象驗證“動能定理”，他們在實驗室組裝了如圖甲所示的一套裝置，另外他們還找到了打點計時器所用的學生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、小滑塊、細沙、沙桶、刻度尺、小墊片、紙帶、細繩、一端帶有定滑輪的長木板．當?shù)刂亓�加速度為g=9.80m/s²，要完成該實驗，你認為：

（1）還需要的實驗器材有天平
（2）實驗時首先要做的步驟是平衡摩擦力，滑塊在不掛沙桶時，要平衡摩擦陰力；為了保證滑塊受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等，沙和沙桶的總質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于滑塊的質(zhì)量．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗原理，得到需要驗證的表達式，從而確定需要的器材；
（2）實驗要測量滑塊動能的增加量和合力做的功，用沙和沙桶的總質(zhì)量表示滑塊受到的拉力，對滑塊受力分析，受到重力、拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，必須使重力的下滑分量等于摩擦力；同時重物加速下降，處于失重狀態(tài)，故拉力小于重力，可以根據(jù)牛頓第二定律列式求出拉力表達式分析討論．

解答 解：（1）實驗要驗證動能增加量和總功是否相等，故需要求出總功和動能，故還要天平測量質(zhì)量；
（2）小車下滑時受到重力、細線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應(yīng)該用重力的下滑分量來平衡摩擦力，故可以將長木板的一段墊高來平衡摩擦力；
沙和沙桶加速下滑，處于失重狀態(tài)，其對細線的拉力小于重力，設(shè)拉力為T，根據(jù)牛頓第二定律，有
對沙和沙桶，有 mg-T=ma
對小車，有 T=Ma
解得：
T=$\frac{M}{M+m}$mg
故當M＞＞m時，有T≈mg．
故答案為：（1）天平；（2）平衡摩擦力；沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于滑塊的質(zhì)量

點評 本題關(guān)鍵是根據(jù)實驗原理并結(jié)合牛頓第二定律和動能定理來確定要測量的量、實驗的具體操作方法和實驗誤差的減小方法，明確為什么要平衡摩擦力．