Question

某探究学习小组的同学试图以图中的滑块为对象验证“动能定理”，他们在实验室组装了如图所示的一套装置，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、小木块、细沙．当连上纸带，释放沙桶时，滑块处于静止．要完成该实验，你认为：

①还需要的实验器材有                    ．

②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的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的条件是                    ．

③在上述的基础上，某同学测得滑块的质量M．往沙桶中装入适量的细沙，测得此时沙和沙桶的总质量m．接通电源，释放沙桶，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v₁与v₂（v₁<v₂）．则对滑块，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天平、刻度尺②平衡摩擦力 ，沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量③

【解析】

试题分析：①因为要求动能变化，所以需要求出速度，即根据纸带求速度，需要刻度尺测量长度，动能还和质量有关系，所以还需要天平测量质量

②为了保证滑块受到的合力等于绳子的拉力，首先需要平衡摩擦力，对沙和沙桶，有，对小车，有，解得：，即当时，有，所以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，沙和沙桶的总质量应满足的条件是沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量

③所作的功等于物体动能的变化量，故需要满足

考点：验证动能定理实验

【名师点睛】（1）根据实验原理，得到需要验证的表达式，从而确定需要的器材；（2）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；（3）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