Question

（2011?鄭州一模）某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)利用如圖所示裝置驗證動能定理，按如圖所示組裝好器材，在未裝沙子的情況下釋放小桶，滑塊仍處于靜止?fàn)顟B(tài)．你若是小組中的一位成員，要完成該實驗
（1）你認為首先要進行的步驟是

平衡摩擦力

；
（2）實驗時為了保證“滑塊受到的合力可認為與沙和沙桶的總重力大小基本相等”，沙和沙桶的總質(zhì)量m與滑塊的質(zhì)量M應(yīng)滿足的關(guān)系是

m《M

；
（3）實驗時，讓沙桶帶動滑塊加速運動，用打點計時器記錄其運動情況，在打點計時器打出的紙帶上取兩點，測出這兩點的間距L和這兩點的速度大小v₁與v₂（v₁＜v₂）．則本實驗最終要驗證的數(shù)學(xué)表達式為

mgL=

1

2

M

v

2 2

-

1

2

M

v

2 1

（用題中的字母表示）．

Answer 1

分析：解決實驗問題要通過審題找出題目中所做實驗的原理； 要探究合力做的功與速度變化的關(guān)系，并且用沙桶做的功代替總功，故必須保證沙桶的拉力等于小車所受的合力，應(yīng)該將長木板一端適當(dāng)墊高以平衡摩擦力；由實驗原理可得出實驗中應(yīng)做的數(shù)據(jù)分析．

解答：解：（1）本實驗中是用沙桶的重力做功代替合外力做功，故應(yīng)盡量減少摩擦力做功，故應(yīng)先平衡摩擦力；
（2）因在滑塊和沙桶下滑的過程中，沙桶的重力有一部分為沙桶本身的合力，故沙桶的重力做功有部分轉(zhuǎn)化為了沙桶的動能，為了實驗的準確性，應(yīng)盡量讓沙桶增加的動能少一些，故應(yīng)讓沙桶的質(zhì)量要遠小于滑塊的質(zhì)量，故答案為：m《M．
（3）本實驗中滑塊通過沙桶的重力做功轉(zhuǎn)化為了滑塊的動能，故應(yīng)該為重力做的功等于滑塊動能的增加量； 故有：mgL=

1

2

M

v

2 2

-

1

2

M

v

2 1

；
故答案為：（1）平衡摩擦力； （2）m《M； （3）mgL=

1

2

M

v

2 2

-

1

2

M

v

2 1

．

點評：對于實驗問題現(xiàn)在多在于考查實驗的變形，故在分析實驗時一定要先明確實驗中的原理，和相近實驗進行對比得出結(jié)論．