Question

【題目】某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗(yàn)證“動(dòng)能定理”，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖所示的裝置．用細(xì)線(xiàn)通過(guò)滑輪掛上空的小沙桶時(shí)，釋放小桶，滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)．若你是小組中的一位成員，要完成該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，則：

(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)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(zhì)量應(yīng)滿(mǎn)足的實(shí)驗(yàn)條件是______，實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要做的步驟是______．

(2)在(1)的基礎(chǔ)上，某同學(xué)用天平稱(chēng)量滑塊的質(zhì)量M．往沙桶中裝入適量的細(xì)沙，用天平稱(chēng)出此時(shí)沙和沙桶的總質(zhì)量m．讓沙桶帶動(dòng)滑塊加速運(yùn)動(dòng)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄其運(yùn)動(dòng)情況，在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上取兩點(diǎn)，測(cè)出這兩點(diǎn)的間距L和這兩點(diǎn)的速度大小v1與v2（v1< v2）．則本實(shí)驗(yàn)最終要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為__（用題中的字母表示實(shí)驗(yàn)中測(cè)量得到的物理量）．

Answer 1

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

【解析】

(1)[1]沙和沙桶加速下滑，其對(duì)細(xì)線(xiàn)的拉力小于重力，設(shè)拉力為T，根據(jù)牛頓第二定律，對(duì)沙和沙桶有：

mg-T=ma

對(duì)滑塊，有：

T=Ma

解得：

由此可知當(dāng)時(shí)，有T≈mg，即要滿(mǎn)足沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量；

[2] 滑塊下滑時(shí)受到重力、細(xì)線(xiàn)的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應(yīng)該用重力的下滑分量來(lái)平衡摩擦力，故可以將長(zhǎng)木板的一段墊高；

(2)[3]合外力做的總功為：

W=mgL

動(dòng)能增加量為：

則需要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：