Question

某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗(yàn)證“動(dòng)能定理”，他們在實(shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖所示的裝置，另外他們還找到了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的學(xué)生電源一臺(tái)，導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、墊塊、細(xì)沙若干．當(dāng)滑塊連接上紙帶，用細(xì)線通過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，要驗(yàn)證滑塊所受合外力做的功等于其動(dòng)能的變化，則：
①還需要補(bǔ)充的實(shí)驗(yàn)器材是

天平和刻度尺

．
②為了簡化實(shí)驗(yàn)，使滑塊所受合外力等于繩子的拉力，應(yīng)采取的措施是

平衡摩擦力平衡摩擦力：先將小沙桶和滑塊的連線斷開，用墊塊將長木板的左端稍墊起，直至輕推滑塊，滑塊能在水平長木板上勻速滑行為止

；要使繩子拉力約等于沙和沙桶的重力，應(yīng)滿足的條件是

實(shí)驗(yàn)中保持沙和沙桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量

．
③若要挑選的一條點(diǎn)跡清晰的紙帶如下，且一直滑塊的質(zhì)量為M，沙和沙桶的總質(zhì)量為m，相鄰兩個(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為T，從A點(diǎn)到B、C、D、E點(diǎn)的距離依次為S₁、S₂、S₃、S₄，則由此可求得紙帶上由點(diǎn)B到D點(diǎn)所對應(yīng)的過程中，沙和沙桶的重力所做的功W=

mg

(s

3

-s

1

)

；該滑塊動(dòng)能△E_X=

M

8T 2

[

(s

4

-s

2

)

2

-s

2 2

]

．（結(jié)果用題中已知物理量的字母表示）

Answer 1

分析：本題的關(guān)鍵是明確該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理和方法，只有平衡摩擦力才能使滑塊受到的拉力為合力，只有滿足沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量才能使繩子的拉力等于沙和沙桶的重力，然后求出合力對滑塊做的功和滑塊動(dòng)能的變化，比較即可．

解答：解：①由于實(shí)驗(yàn)需要測量紙帶的長度，所以需要刻度尺，根據(jù)動(dòng)能定理表達(dá)式可知，需要用天平測量物體的質(zhì)量，所以缺少的器材是天平和刻度尺．
②受力分析可知，使滑塊所受合外力等于繩子的拉力，應(yīng)采取的措施是平衡摩擦力平衡摩擦力：先將小沙桶和滑塊的連線斷開，用墊塊將長木板的左端稍墊起，直至輕推滑塊，滑塊能在水平長木板上勻速滑行為止；
要使繩子拉力約等于沙和沙桶的重力，應(yīng)滿足的條件是：實(shí)驗(yàn)中保持沙和沙桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量
③由點(diǎn)B到D點(diǎn)所對應(yīng)的過程中，沙和沙桶的重力所做的功W=mg

(s

3

-s

1

)，
根據(jù)

v

t 2

=

x

t

可得，

v

B

=

s   2

2T

，

v

D

=

s   4 -s   2

2T

，
所以△

E

k

=

1

2

Mv

2 D

-

1

2

Mv

2 B

，
整理可得

△E

k

=

M

8T 2

[

(s

4

-s

2

)

2

-s

2 2

]
故答案為：①天平和刻度尺
         ②平衡摩擦力平衡摩擦力：先將小沙桶和滑塊的連線斷開，用墊塊將長木板的左端稍墊起，直至輕推滑塊，滑塊能在水平長木板上勻速滑行為止；
實(shí)驗(yàn)中保持沙和沙桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量        
         ③mg

(s

3

-s

1

)，

M

8T 2

[

(s

4

-s

2

)

2

-s

2 2

]

點(diǎn)評：明確該實(shí)驗(yàn)中平衡摩擦力和保持沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量的目的，是本題的關(guān)鍵．