Question

某探究学习小组学欲 “探究恒力做功与物体的动能改变量的关系”，他们在实验室组装了一套如图甲所示的装置，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、细沙。当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，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如图乙所示，测量数据已用字母表示在图中标出，已知打点计时器的打点周期为T。则本实验最终要验证的数学表达式为__________________（用题中和图中的字母表示实验中测量得到的物理量）。

Answer

刻度尺、天平 沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量 平衡摩擦

【解析】（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）设拉力为T，根据牛顿第二定律，对沙和沙桶，有 mg-T=ma，对滑块：T=Ma，解得：，故当M＞＞m时，有T≈mg，滑块下滑时受到重力、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）滑块经过A点的速度为：，滑块经过A点的速度为：；由动能定理得，要探究滑块与沙及沙桶组成的系统机械能是否守恒，则最终需验证的数学表达式为：，联立以上可得：