Question

某研究学习小组的同学欲以图装置中的滑块为对象验证“动能定理”，它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、小木块、细砂。当滑块连接上纸带，用细绳通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放木桶，滑块处于静止状态，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）实验时为了保证质量为M的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实验条件是                      ，实验时首先要做的步骤是                                 。

（3）在（2）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，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与（），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）刻度尺、天平；

（2）沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量，平衡摩擦力；

（3）

【解析】

试题分析：（1）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，故还要天平和刻度尺。

（2）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，根据牛顿第二定律，对沙和沙桶，有： ，对小车，有

解得： ，故当时，有，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。

（3）总功为：

动能增加量为：

故需验证的数学表达式为：；

考点：探究功与速度变化的关系

【名师点睛】本题关键是根据实验原理并结合牛顿第二定律和动能定理来确定要测量的量、实验的具体操作方法和实验误差的减小方法。