Question

某探究学习小组的同学欲以右图装置中的滑块为对象验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图甲所示的

某探究学习小组的同学欲以右图装置中的滑块为对象验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图甲所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙、垫块．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，要完成该项实验，则：（1）①你认为还需要的实验器材有______、______．②实验时为了保证滑块（质量为M）受到的细线的拉力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量m应满足的实验条件是______，为了保证滑块受到的拉力是滑块的合力，实验时首先要做的步骤是______．（2）如图乙所示是某次实验中得到的一条纸带，要验证合外力的功与动能变化间的关系，除位移、速度、钩码的重力外，还要测出的物理量有______．

Answer 1

（1）实验要验证动能增加量和总功是否相等，故需要求出总功和动能，故还要天平和刻度尺；
所以为：天平，刻度尺；
沙和沙桶加速下滑，处于失重状态，其对细线的拉力小于重力，设拉力为T，根据牛顿第二定律，有
对沙和沙桶，有 mg-T=ma
对小车，有 T=Ma
解得
T=

M

M+m

mg
故当M＞＞m时，有T≈mg
小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力，故可以将长木板的一段垫高；
（2）验证合外力的功与动能变化间的关系的原理为：mgx＝

1

2

Mv2，由此可知需要测量的物理量有：钩码质量m，小车的质量M，位移x，速度v．      
故答案为：（1）天平，刻度尺；沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量，平衡摩擦力．（2）小车的质量