Question

【题目】某同学为探究“恒力做功与物体动能改变的关系”，设计了如图的实验装置。

（1）实验时首先要做的步骤是______________，为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶总的重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是_______________。

（2）在（1）的基础上，某同学用天平称量滑块的质量。往沙桶中装入适量的细砂，用天平称出此时沙和沙桶的总质量。让沙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分别为，则本实验最终要验证的数学表达式为_________（用表示）。

Answer 1

【答案】 平衡摩擦力 沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量

【解析】试题分析：实验要测量滑块动能的增加量和合力做的功，用沙和沙桶的总质量表示滑块受到的拉力，对滑块受力分析，受到重力、拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，必须使重力的下滑分量等于摩擦力；同时重物加速下降，处于失重状态，故拉力小于重力，可以根据牛顿第二定律列式求出拉力表达式分析讨论；实验要测量滑块动能的增加量和合力做的功，求出合力的功和动能的增加量即可．

（1）本实验中需要使得小车受到的拉力近似等于沙桶和沙的重力，所以首先做的是要平衡摩擦力；对整体分析可知，对小车受力分析可知，联立解得，只有当时， ，即沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量；

（2）重力做功，小车增加的动能为，需要验证．