Question

【題目】某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲以如圖裝置中的滑塊為對象驗(yàn)證“動(dòng)能定理”，他們在實(shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖所示的裝置，另外他們還找到了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊、細(xì)沙、墊塊等需要的東西。當(dāng)滑塊連接上紙帶，用細(xì)線通過滑輪掛上空的小沙桶時(shí)，釋放小桶，滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)。若你是小組中的一位成員，要完成該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，則：

①實(shí)驗(yàn)時(shí)為了保證滑塊（質(zhì)量為M）受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等，實(shí)驗(yàn)時(shí)除了要滿足沙和沙桶的總質(zhì)量m遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量M之外，還需要做的是_____________

②在①的基礎(chǔ)上，某同學(xué)用天平稱量滑塊的質(zhì)量M。往沙桶中裝入適量的細(xì)沙，用天平稱出此時(shí)沙和沙桶的總質(zhì)量m。讓沙桶帶動(dòng)滑塊加速運(yùn)動(dòng)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄其運(yùn)動(dòng)情況，在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上取兩點(diǎn)，測出這兩點(diǎn)的間距L和這兩點(diǎn)的速度大小v1與v2（v1<v2）。則對滑塊，本實(shí)驗(yàn)最終要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為_____________________（用題中的字母表示）。

③由于實(shí)驗(yàn)原理上的原因，上述數(shù)學(xué)表達(dá)式只能是近似成立，那么，此試驗(yàn)中真正成立的等式為________________________（仍用上述題中的字母表示）。

Answer 1

【答案】 ①平衡摩擦力 ② ③

【解析】（1）滑塊受到的合力為F=T-f，要使合力等于拉力，可以將長木板的一端適當(dāng)墊高，使重力的下滑分力與摩擦力平衡，即可保證拉力等于合力，即F=T；即需要平衡摩擦力.
（2）本實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證動(dòng)能定理，即合力對小車的做的功等于小車動(dòng)能的增加量，根據(jù)動(dòng)能定理，有：mgL＝M(v22v12)；
（3）對沙桶和小車系統(tǒng)，只有重力做功，機(jī)械能守恒，根據(jù)機(jī)械能守恒定律，沙桶減小的重力勢能等于沙桶和滑塊動(dòng)能的增加量，有：mgL＝(m+M)(v22v12)