Question

【題目】用如圖甲所示實驗裝置探究做功與動能變化的關系，在該實驗中______ ( 需要/不需要)平衡摩擦力。若實驗中不要求滿足小沙桶和沙子的總質量遠小于滑塊的質量，則所選擇的研究對象是___________。

圖乙所示是實驗所得的一條紙帶，在紙帶上取了O、A、B、C、D、E六個計數(shù)點，相鄰兩個計數(shù)點之間的時間間隔為0.1s， x1=1.42cm， x2=l.84cm， x3=2.25cm，x4=2.67cm， x5=3.10cm， 用天平測得沙桶和沙的質量m=24g，滑塊質量M=500g，重力加速度g=9.8m/s2，根據以上信息，從A點到D點拉力對滑塊做的功為_______J，滑塊動能增加了_________J。根據實驗結果可得到：在實驗誤差允許的范圍內合外力做功等于物體動能的變化。(結果均保留兩位有效數(shù)字)

Answer 1

【答案】需要 滑塊、沙桶和沙子構成的整體 0.016 0.014

【解析】

[1]平衡摩擦力，讓小車所受合外力為繩子的拉力；

[2]對小沙桶和沙子應用牛頓第二定律：

對小滑塊：

兩式相比：，若實驗中不要求滿足小沙桶和沙子的總質量遠小于滑塊的質量，小沙桶和沙子的總重量不能視為合外力，所以需要選擇滑塊、沙桶和沙子構成的整體研究合外力做功與動能變化量的關系；

[3]滿足，繩子拉力近似等于沙桶和沙子的總重量，從A點到D點拉力做功：

；

[4]勻變速運動中某段時間內，平均速度和中間時刻速度相等，A、D點速度：

動能變化量：

。