Question

【题目】某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图1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一台，导线、复写纸、纸带、垫块、细沙若干．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，要验证滑块所受合外力做的功等于其动能的变化，则：

(1)还需要补充的实验器材是__________________，_________________．

(2)为了简化实验，使滑块所受合外力等于绳子的拉力，应采取的措施是：______；

要使绳子拉力约等于沙和沙桶的重力，应满足的条件是：保持沙和沙桶的质量______滑块的质量．

(3)若挑选的一条点迹清晰的纸带如图2所示，且已知滑块的质量为M，沙和沙桶的总质量为m，相邻两个点之间的时间间隔为T，从A点到B、C、D、E点的距离依次为S1、S2、S3、S4，则由此可求得纸带上由B点到D点所对应的过程中，沙和沙桶的重力所做的功W=______ ；该滑块动能改变量的表达式为△EK= ______ ．（结果用题中已知物理量的字母表示）

Answer 1

【答案】 天平 毫米刻度尺 平衡摩擦力 远小于 mg（S3-S1）

【解析】（1）①由于实验需要测量纸带的长度，所以需要刻度尺，根据动能定理表达式可知，需要用天平测量物体的质量，所以缺少的器材是天平和毫米刻度尺．
②受力分析可知，使滑块所受合外力等于绳子的拉力，应采取的措施是平衡摩擦力平衡摩擦力：先将小沙桶和滑块的连线断开，用垫块将长木板的左端稍垫起，直至轻推滑块，滑块能在水平长木板上匀速滑行为止；
设滑块的质量为M，沙和沙桶的总质量为m，绳子上的拉力为F，则根据牛顿第二定律得：
对m有：
对M有：
联立解得：，
因此要使绳子拉力约等于沙和沙桶的重力，应满足的条件是：，即保持沙和沙桶的质量远小于滑块的质量。
③由点B到D点所对应的过程中，沙和沙桶的重力所做的功
根据匀变速直线运动规律，得：
B点的速度为：
D点的速度为：
该滑块动能改变量的表达式为，
化简得：

或　。