Question

（1）某同学利用图甲的实验装置来进行 “探究加速度与物体所受合力F的关系”的实验。实验时，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，应满足的实验条件是：沙和沙桶的总质量       （填“远小于”、“远大于”或“近似等于”）滑块的质量。该同学保持滑块的质量不变，改变沙的质量，再根据实验数据作出了加速度a与合力F关系图线（如图乙所示），说明此图线不通过坐标原点的原因是：　　　      　　　　。

（2）该同学又利用了这个实验装置进行“合外力做功与速度变化的关系”的实验。在满足上述条件的基础上，某同学用天平称量滑块的质量M。往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m。让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，已知纸带上相邻两点间的时间间隔为T，在打点计时器打出的纸带上取两点p、q（如下图）。图中的L和x_p、x_q的长度已经测出。则本实验最终要验证的数学表达式为：                       。（用题中的字母表示实验中测量得到的物理量）。

Answer 1

（1）远小于；（2分） 没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足。（2分）
（2）mgL=(- x)或mgL=(- x)（2分）

试题分析：（1）据题意，设沙桶和沙的质量为m，则有：，当M>>m时有： ，所以沙桶和沙的质量远小于滑块质量。出现图示情况是没有平衡摩擦力。因为当拉力从0开始增加时物体的加速度为0。（2）从p到q，沙桶重力做功为：，动能变化为：, ，经过整理得：mgL=(- x)。