Question

（2013?宿遷一模）某學(xué)習(xí)小組為了驗(yàn)證動(dòng)能定理，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了如圖的裝置外，還備有下列器材：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、天平、細(xì)沙．他們稱量滑塊的質(zhì)量為M、沙和小桶的總質(zhì)量為m．當(dāng)滑塊連接上紙帶，用細(xì)線通過滑輪掛上空的小桶時(shí)，滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)．要完成該實(shí)驗(yàn)，則：
（1）還缺少的實(shí)驗(yàn)器材

刻度尺

．
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)為保證滑塊受到的合力與沙和小桶的總重力大小基本相等，沙和小桶的總質(zhì)量應(yīng)滿足的實(shí)驗(yàn)條件是

沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量

，實(shí)驗(yàn)時(shí)為保證細(xì)線拉力為木塊的合外力，首先要做的步驟是

平衡摩擦力

．
（3）在（2）的基礎(chǔ)上，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(cè)出這兩點(diǎn)的間距為L和打下這兩點(diǎn)時(shí)的速度大小v₁與v₂（v₁＜v₂），當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g．寫出實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的動(dòng)能定理表達(dá)式

mgL=

1

2

M

v

2 2

-

1

2

M

v

2 1

（用題中的字母表示）．

Answer 1

分析：本實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證mgL與△

E

k

的關(guān)系，為使繩子拉力為合力，應(yīng)先平衡摩擦力，繩子拉力近似等于沙和沙桶的重力，應(yīng)滿足沙和沙桶總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量．

解答：解：（1）根據(jù)題意本實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量滑塊的位移，所以還缺少的器材是刻度尺．
（2）根據(jù)牛頓第二定律可知當(dāng)沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量時(shí)，繩子拉力才近似等于沙和沙桶的重力，所以沙和沙桶應(yīng)滿足的實(shí)驗(yàn)條件是沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量，由受力分析可知，為保證細(xì)線拉力為木塊的合外力，首先要做的是平衡摩擦力．
（3）根據(jù)動(dòng)能定理實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的表達(dá)式為mgL=

1

2

M

v

2 2

-

1

2

M

v

2 1

．
故答案為（1）刻度尺
       （2）沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量，平衡摩擦力
       （3）mgL=

1

2

M

v

2 2

-

1

2

M

v

2 1

點(diǎn)評(píng)：明確實(shí)驗(yàn)原理是解決實(shí)驗(yàn)問題的關(guān)鍵，本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是兩個(gè)問題，一個(gè)是怎樣才能使滑塊受到的合力是繩子的拉力，再一個(gè)是怎樣才能使繩子拉力近似等于小桶的重力．