Question

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所示的装置，另外他们还找到打点计

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所示的装置，另外他们还找到打点计时器所用的学生电源一台、天平、刻度尺、导线、复写纸、纸带、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 （1）某同学的实验步骤如下：用天平称量滑块的质量M．往沙桶中装入适量的细沙，让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m．在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L，算出这两点的速度v 1 与v 2 ．要完成本实验，还缺哪些实验步骤和应控制的实验条件？（2）若挑选的一条点迹清晰的纸带如下图所示，已知相邻两个点间的时间间隔为T，从A点到B、C、D、E、F点的距离依次为s 1 、s 2 、s 3 、s 4 、s 5 （图中未标s 3 、s 4 、s 5 ），则由此可求得纸带上由B点到E点所对应过程中，合外力对滑块所做的功W=______；该滑块动能改变量的表达式为△E K =______（结果用题中已知物理量的符号表示）；若满足______，则动能定理得证．

Answer 1

（1）动能定理中的功应是合力做的功，应首先测出滑块运动过程中受到的摩擦力，所以缺少的步骤是：在沙桶中装适量的细沙，直到轻推滑块，滑块能在水平长木板上匀速运动为止，用天平测出此时沙和小桶的总质量m′，即摩擦力f=m′g． 为使绳子对滑块的拉力等于沙和沙桶的重力，应满足M＞＞m． （2）根据功的概念可求出合外力对小车做的功为W=（mg-f）（ s  4 -s  1 ）=（m-m′）（ s  4 -s  1 ) g． 纸带上B、E两点的速度分别为 v  B = s  2 2T ， v  E = s  5 -s  3 2T 滑块动能改变量 △E  k = 1 2 Mv 2E - 1 2 Mv 2B = 1 2 M ( s  5 -s  3 2T ) 2  - 1 2 M ( s  2 2T ) 2  ，或 △E  k = M 8T 2  [ (s  5 -s  3 ) 2  -s 22 ] ． 若满足W≈△E K ，动能定理即得到验证． 故答案为：（1）在沙桶中装适量的细沙，直到轻推滑块，滑块能在水平长木板上匀速运动为止，用天平测出此时沙和小桶的总质量m′，M＞＞m．        （2）（m-m′）（ s  4 -s  1 ) g， M 8T 2  [ (s  5 -s  3 ) 2  -s 22 ] ，W≈ △E  k