图示为探究牛顿第二定律的实验装置，该装置由气垫导轨、两个光电门、滑块和沙桶等组成．光电门可以测出滑块分别通过两个光电门的瞬时速度v1和v2，导轨标尺可以测出两个光电门间的距

Question

图示为探究牛顿第二定律的实验装置，该装置由气垫导轨、两个光电门、滑块和沙桶等组成．光电门可以测出滑块分别通过两个光电门的瞬时速度v₁和v₂，导轨标尺可以测出两个光电门间的距离S，另用天平测出滑块和沙桶的质量分别为M和m．

（1）用该装置可以测出滑块的加速度a=___．（用题目所给物理量表示）
（2）用该装置探究牛顿第二定律时，要保证拉力近似等于沙桶的重力，是否必须满足m<<M？___（选填“是”或“不是”）．
（3）可以用该装置验证机械能守恒定律，是否必须满足m<<M？：___（选填“是”或“不是”）．
（4）可以用该装置探究滑块运动过程的动能定理 (1)/(2)M（v₂²-v₁²）=mgs，是否必须满足m<<M？：___（选填“是”或“不是”）．

Answer 1

（1）根据匀变速直线运动的速度位移公式得，加速度a=(v22-v12)/(2s)．
（2）根据牛顿第二定律得，整体的加速度a=(mg)/(M+m)，隔离对滑块分析，T=Ma=(Mmg)/(M+m)=(mg)/(1+(m)/(M))，要保证拉力近似等于沙桶的重力，必须满足m<<M．
（3）用该装置验证机械能守恒定律，可以研究系统动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，不需满足m<<M．
（4）用该装置探究滑块运动过程的动能定理(1)/(2)M（v₂²-v₁²）=mgs，认为沙桶的重力等于滑块的合力，需要满足m<<M．
故答案为：（1）(v22-v12)/(2s)，（2）是，（3）不是，（4）是．