Question

1．物理興趣小組用圖甲所示實驗裝置研究小車的運動，一端裝有定滑輪的長木板固定在水平桌面上，木板上有一小車，其一端與電磁打點計時器的紙帶相連，另一端通過跨過定滑輪的細(xì)線與托盤連接．打點計時器使用的交流電源的頻率為50Hz，實驗開始時，在托盤中放入適量砝碼，小車開始做勻加速運動，在紙帶上打出一系列小點．

（1）實驗開始前不需要（填“需要”或“不需要”）平衡小車受到的摩擦力．
（2）圖乙給出的是實驗中獲取的一條紙帶的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是計數(shù)點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點（圖中未標(biāo)出），計數(shù)點間的距離如圖乙所示．則打計數(shù)點4時紙帶的速度v=0.314m/s，根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可求出紙帶的加速度a=0.497m/s²（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）．
（3）要求出本次實驗中小車受到的拉力，下列物理量中還應(yīng)給出的有BCD．（填入所選物理量前的字母）
A．木板的長度L        B．當(dāng)?shù)刂亓�加速度g
C．小車的質(zhì)量m₂       D．托盤和砝碼的總質(zhì)量m₃ E．小車運動的時間t．

Answer 1

分析 （1）據(jù)實驗?zāi)康�，研究小車的運動，及操作要求可知，不需要平衡摩擦力．
（2）利用逐差法△x=aT²可以求出物體的加速度大小，根據(jù)勻變速直線運動中某點的瞬時速度等于該過程中的平均速度大小可以求出某點的瞬時速度大��；
（3）根據(jù)牛頓第二定律有=ma，由此可知需要測量的物理量．

解答 解：（1）本實驗只要保證小車能做勻變速運動即可，不需要調(diào)節(jié)木板的傾斜度以平衡摩擦力，該實驗不需要知道小車的合力，即不需要應(yīng)使鉤碼質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量．
（2）電源頻率為50Hz，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個計時點，則計數(shù)點間的時間間隔：t=0.02×5=0.1s，
根據(jù)瞬時速度等于該過程中的平均速度大小可以求出某點的瞬時速度大小，則有：計數(shù)點4時紙帶的速度v=$\frac{{x}_{35}}{2t}$=$\frac{0.0288+0.0339}{2×0.1}$=0.314m/s；
由勻變速運動的推論△x=aT²可知：加速度a=$\frac{{x}_{47}-{x}_{14}}{3{t}^{2}}$=$\frac{0.0339+0.0388+0.0437-0.0189-0.024-0.0288}{3×0．{1}^{2}}$≈0.497m/s²；
（3）以系統(tǒng)為研究對象，由牛頓第二定律得：
m₃g-f=（m₂+m₃）a，滑動摩擦力：f=m₂gμ，
解得：μ=$\frac{{m}_{3}g-（{m}_{2}+{m}_{3}）a}{{m}_{2}g}$，要測動摩擦因數(shù)μ，
需要測出：小車的質(zhì)量m₂ 與托盤和砝碼的總質(zhì)量m₃，故選：BCD；
故答案為：（1）不需要；
（2）0.314，0.497（0.495-0.497）；
（3）BCD．

點評 解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項，同時要熟練應(yīng)用所學(xué)基本規(guī)律解決實驗問題．