Question

【題目】某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲以下圖裝置中的滑塊為對(duì)象探究動(dòng)能定理，他們?cè)趯?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、天平、刻度尺、

導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、細(xì)沙。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，要完成該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，則：

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)為了保證滑塊受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等，沙和沙桶的總質(zhì)量應(yīng)滿足的實(shí)驗(yàn)條件是_____________，實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要做的步驟是_____________．

（2）在（1）的基礎(chǔ)上，某同學(xué)用天平稱量滑塊的質(zhì)量M．往沙桶中裝入適量的細(xì)沙，用天平稱出此時(shí)沙和沙桶的總質(zhì)量m．讓沙桶帶動(dòng)滑塊加速運(yùn)動(dòng)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄其運(yùn)動(dòng)情況，在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上取兩點(diǎn)，測(cè)出這兩點(diǎn)的間距L和這兩點(diǎn)的速度大小v1與v2（v1< v2）．則對(duì)滑塊，本實(shí)驗(yàn)最終要探究的數(shù)學(xué)表達(dá)式為___________________（用題中的字母表示）．

（3）如果以合力對(duì)滑塊做的功W為縱軸，以_______（填v或v2）為橫軸，圖線就是一條直線（如圖），其斜率為_______（用題中的字母表示）

（4）如果實(shí)驗(yàn)時(shí)所用滑塊質(zhì)量為M，沙及沙桶總質(zhì)量為m，讓沙桶帶動(dòng)滑塊在水平氣墊導(dǎo)軌上加速運(yùn)動(dòng)，也可以用來探究滑塊與沙及沙桶組成的系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒。用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄其運(yùn)動(dòng)情況，在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上取兩點(diǎn)，測(cè)出這兩點(diǎn)的間距L和這兩點(diǎn)的速度大小v1與v2（v1< v2）．要探究滑塊與沙及沙桶組成的系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒，則最終需驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為______（用題中的字母表示）。

Answer 1

【答案】 沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量 平衡摩擦力 v2

【解析】（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)為了保證滑塊受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等，沙和沙桶的總質(zhì)量應(yīng)滿足的實(shí)驗(yàn)條件是：沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量；實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要做的步驟是：平衡摩擦力．

（2）拉力的功為mgL；小車動(dòng)能的變化量為 ，故要驗(yàn)證的表達(dá)式為；

（3）由可知，如果以合力對(duì)滑塊做的功W為縱軸，以v2為橫軸，圖線是一條直線，其斜率為；

（4）要探究滑塊與沙及沙桶組成的系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒，則系統(tǒng)重力勢(shì)能的減小量為mgL；系統(tǒng)動(dòng)能的增加量為，則最終需驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為；