解题思路:(1)本实验要测量滑块动能的增加量和合力做的功,平衡摩擦力后用沙和沙桶的总重力表示滑块受到的拉力,重物加速下降,处于失重状态,拉力小于重力,可以根据牛顿第二定律列式求出拉力表达式,分析讨论在什么情况下合力与沙桶的总重力大小基本相等.
(2)细线的拉力近似等于沙和沙桶的总重力,需要验证的方程是细线对滑块做功与滑块动能的增加的关系.
(1)设细线的拉力为F,滑块的质量为M,沙和沙桶的总质量为m,对小车根据牛顿第二定律有:
F=Ma ①
对砂桶和砂有:mg-F=ma ②
F=[mgM/M+m]=[mg
1+
m/M],由此可知当m<<M时,F≈mg,即沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量时,细线的拉力约等于砂和砂桶的总重力.
(2)以滑块为对象验证“动能定理”,合外力做的功为:mgL,小车动能的变化量为:[1/2M
v22]-[1/2M
v21],所以我们需要验证的数学表达式为:mgL=[1/2M
v22]-[1/2M
v21].
故答案为:(1)远小于; (2)mgL=[1/2M
v22]-[1/2M
v21]
点评:
本题考点: 探究功与速度变化的关系.
考点点评: 正确解答实验问题的前提是明确实验原理,从实验原理出发进行分析所需实验器材、实验步骤、所测数据等,会起到事半功倍的效果.