Question

【題目】某探究學習小組學欲 “探究恒力做功與物體的動能改變量的關系”，他們在實驗室組裝了一套如圖甲所示的裝置，另外他們還找到了打點計時器所用的學生電源、導線、復寫紙、紙帶、小木塊、細沙。當滑塊連接上紙帶，用細線通過滑輪掛上空的小沙桶時，釋放小桶，滑塊處于靜止狀態．若你是小組中的一位成員，要完成該項實驗，則：

（1）你認為還需要的實驗器材有__________________。

（2）實驗時為了保證滑塊受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等，沙和沙桶的總質量應滿足的實驗條件是________________，實驗時首先要做的步驟是_______________。

（3）在（2）的基礎上，某同學用天平稱量滑塊的質量M。往沙桶中裝入適量的細沙，用天平稱出此時沙和沙桶的總質量m。讓沙桶帶動滑塊加速運動，用打點計時器記錄其運動情況如圖乙所示，測量數據已用字母表示在圖中標出，已知打點計時器的打點周期為T。則本實驗最終要驗證的數學表達式為__________________（用題中和圖中的字母表示實驗中測量得到的物理量）。

Answer 1

【答案】 刻度尺、天平 沙和沙桶的總質量遠小于滑塊的質量 平衡摩擦

【解析】（1）實驗要驗證動能增加量和總功是否相等，故需要求出總功和動能，故還要天平和刻度尺。

（2）設拉力為T，根據牛頓第二定律，對沙和沙桶，有 mg-T=ma，對滑塊：T=Ma，解得：，故當M＞＞m時，有T≈mg，滑塊下滑時受到重力、細線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應該用重力的下滑分量來平衡摩擦力，故可以將長木板的一段墊高。

（3）滑塊經過A點的速度為：，滑塊經過A點的速度為：；由動能定理得，要探究滑塊與沙及沙桶組成的系統機械能是否守恒，則最終需驗證的數學表達式為：，聯立以上可得：