Question

【題目】某同學(xué)為探究“恒力做功與物體動能改變的關(guān)系”，設(shè)計了如圖的實(shí)驗裝置。

（1）實(shí)驗時首先要做的步驟是______________，為了保證滑塊受到的合力與沙和沙桶總的重力大小基本相等，沙和沙桶的總質(zhì)量應(yīng)滿足的實(shí)驗條件是_______________。

（2）在（1）的基礎(chǔ)上，某同學(xué)用天平稱量滑塊的質(zhì)量。往沙桶中裝入適量的細(xì)砂，用天平稱出此時沙和沙桶的總質(zhì)量。讓沙桶帶動滑塊加速運(yùn)動，用打點(diǎn)計時器記錄其運(yùn)動情況，在打點(diǎn)計時器打出的紙帶上取兩點(diǎn)，測出這兩點(diǎn)的間距L和這兩點(diǎn)的速度大小分別為，則本實(shí)驗最終要驗證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為_________（用表示）。

Answer 1

【答案】 平衡摩擦力 沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量

【解析】試題分析：實(shí)驗要測量滑塊動能的增加量和合力做的功，用沙和沙桶的總質(zhì)量表示滑塊受到的拉力，對滑塊受力分析，受到重力、拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，必須使重力的下滑分量等于摩擦力；同時重物加速下降，處于失重狀態(tài)，故拉力小于重力，可以根據(jù)牛頓第二定律列式求出拉力表達(dá)式分析討論；實(shí)驗要測量滑塊動能的增加量和合力做的功，求出合力的功和動能的增加量即可．

（1）本實(shí)驗中需要使得小車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；對整體分析可知，對小車受力分析可知，聯(lián)立解得，只有當(dāng)時， ，即沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量；

（2）重力做功，小車增加的動能為，需要驗證．