Question

用如图甲所示实验装置探究做功与动能变化的关系，在该实验中______ ( 需要/不需要)平衡摩擦力。若实验中不要求满足小沙桶和沙子的总质量远小于滑块的质量，则所选择的研究对象是___________。

图乙所示是实验所得的一条纸带，在纸带上取了O、A、B、C、D、E六个计数点，相邻两个计数点之间的时间间隔为0.1s， x₁=1.42cm， x₂=l.84cm， x₃=2.25cm，x₄=2.67cm， x₅=3.10cm， 用天平测得沙桶和沙的质量m=24g，滑块质量M=500g，重力加速度g=9.8m/s²，根据以上信息，从A点到D点拉力对滑块做的功为_______J，滑块动能增加了_________J。根据实验结果可得到：在实验误差允许的范围内合外力做功等于物体动能的变化。(结果均保留两位有效数字)

Answer

需要 滑块、沙桶和沙子构成的整体 0.016 0.014

【解析】

[1]平衡摩擦力，让小车所受合外力为绳子的拉力；

[2]对小沙桶和沙子应用牛顿第二定律：

对小滑块：

两式相比：，若实验中不要求满足小沙桶和沙子的总质量远小于滑块的质量，小沙桶和沙子的总重量不能视为合外力，所以需要选择滑块、沙桶和沙子构成的整体研究合外力做功与动能变化量的关系；

[3]满足，绳子拉力近似等于沙桶和沙子的总重量，从A点到D点拉力做功：

；

[4]匀变速运动中某段时间内，平均速度和中间时刻速度相等，A、D点速度：

动能变化量：

。