Question

【题目】某探究学习小组的同学欲“探究合力做功与动能变化的关系”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，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、纸带、滑块、细砂。当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小砂桶时，释放小柄，滑块处于静止状态，重力加速度大小为g。若你是小组中的一位成员，要完成该项实验，则：

(1)你认为还需要的实验器材有__________、________ 。

(2)实验时，__________ (填“需要”或“不需要”)满足“砂和砂桶的总质量远小于滑块的质量”，实验时首先要做的步骤是 ______________ 。

(3)在(2)的基础上，某同学测量出滑块的质量为M。往砂桶中装入适量的细砂，测得此时砂和砂桶的总质量为m。让砂桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点。测出这两点的间距L和这两点的速度大小与 ()。则本实验最终要验证的数学表达式为 _________________________。(用题中的字母表示)

Answer 1

【答案】天平； 刻度尺； 需要； 平衡摩擦力； ；

【解析】

（1、3）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，以小车为对象验证“动能定理”，合外力做的功为，小车动能的变化量为：，所以我们需要验证，故还要天平测量质量和刻度尺测量L；

（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；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，对小车，有，解得，故当时，有．