Question

【題目】為了驗證動能定理,某學習小組在實驗室組裝了如圖所示的裝置， 備有下列器材：打點計時器所用的學生電源、導線、復寫紙、天平、刻度 尺、細沙.他們稱量滑塊的質量為、沙和小桶的總質量為m 當滑塊連接上紙帶，讓細線跨過滑輪并懸掛空的小桶時滑塊處于靜止狀態。要完成該實驗，請冋答下列問題：

（1）實驗時為保證細線拉力等于滑塊所受的合外力，需要做的步驟是_____。實驗時為保證滑塊受到的力與沙、小桶的總重力大小基本相等，沙和小桶的總質量應滿足的實驗條件是__________.

（2）在滿足（1）)問的條件下，讓小桶帶動滑塊加速運動，如圖所示為打點 計時器所打的紙帶的一部分，圖中A、B、C、D、E是按時間先后順序確 定的計數點,相鄰計數點間的時間間隔為T,相鄰計數點間的距離標 注在圖上，當地重力加速度為g,則滑塊在B、D兩點間運動時，合力 對滑塊做的功W為 _____ ,滑塊動能的變化為__________（用題中所給的表示數據的字母表示）.

Answer 1

【答案】平衡摩擦力 沙和小桶的總質量遠小于滑塊的質量

【解析】

(1)[1]在該實驗中，為了保證細線拉力等于滑塊所受的合外力，首先要將木板一端抬高，以平衡摩擦力。

[2]設繩子上拉力為F，對小車根據牛頓第二定律有：F=Ma，對砂桶和砂有：mg-F=ma，由此解得：

由此可知當M＞＞m時，砂和砂桶的重力等于繩子的拉力，所以若使繩子拉力近似等于沙和沙桶的重力，應滿足的條件是沙和沙桶的總質量遠小于滑塊的質量，即m＜＜M。

(2) [1]滑塊在運動過程中外力做功為：W=mg（x2+x3）。

[2]根據推論可知B點的瞬時速度為：，C點的瞬時速度為：。動能的增加量為：