Question

【題目】利用圖甲裝置可以做許多力學(xué)實驗．

（1）利用此裝置探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中為了讓小車所受合外力等于細繩的拉力需要進行的步驟是______________________．

（2）甲、乙兩同學(xué)在同一實驗室，各取一套圖示的裝置放在水平桌面上，小車上放不同質(zhì)量的砝碼，在沒有平衡摩擦力的情況下，研究小車與木板之間的動摩擦因數(shù)（實驗中小車的輪子被鎖死，小車只能在長木板上滑動）．

①為使小車運動時受到的拉力在數(shù)值上近似等于砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總重力，應(yīng)滿足的條件是砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量_______小車和小車上砝碼的總質(zhì)量，（填“遠大于”、“遠小于”或“近似等于”）

②實驗中對小車及車內(nèi)砝碼研究，根據(jù)牛頓第二定律有F﹣μmg=ma，實驗中記錄小車的加速度a和小車所受的合外力F，通過圖象處理數(shù)據(jù)．甲、乙兩同學(xué)分別得到圖乙中甲、乙兩條直線．設(shè)甲、乙用的小車及砝碼質(zhì)量分別為m甲、m乙，甲、乙用的小車與木板間的動摩擦因數(shù)分別為μ甲、μ乙，由圖可知，m甲_______m乙，μ甲_____μ乙．（填“大于”、“小于”或“等于”）

（3）做直線運動的小車，牽引一條紙帶通過打點計時器打出一條紙帶，從紙帶上打出的某一點開始，每5個點剪下一段紙帶，按圖丙所示，使每一條紙帶下端與x軸重合，左邊與y軸平行，將每段粘貼在直線坐標系中，各段緊靠但不重疊，根據(jù)圖丙可以判斷小車做________運動，加速度a=_______m/s2（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．已知交流電源的頻率為50Hz．

Answer 1

【答案】 平衡小車所受的摩擦力； 遠小于 小于 大于 勻加速直線 0.75～0.76

【解析】（1）小車下滑時受到重力、細線的拉力、支持力和摩擦力，要使細線的拉力等于其合力，則應(yīng)該用重力的下滑分量來平衡摩擦力，故平衡小車所受的摩擦力。

（2）對整體分析，根據(jù)牛頓第二定律得， ，則繩子的拉力，當m＜＜M，即砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠小于小車和小車上砝碼的總質(zhì)量時，砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總重力在數(shù)值上近似等于小車運動時受到的拉力．根據(jù)牛頓第二定律有F-μmg=ma得：，結(jié)合圖象可知 ， 為斜率，-ug為縱坐標的截距，所以m甲＜m乙，μ甲＞μ乙．

（3）因為剪斷的紙帶所用的時間都是t=0.1s，即時間t相等，所以紙帶的長度之比等于此段紙帶的平均速度之比；而此段紙帶的平均速度等于這段紙帶中間時刻的速度，最后得出結(jié)論紙帶的長度之比等于此段紙帶的平均速度之比，還等于各段紙帶中間時刻的速度之比，即紙帶的高度之比等于中間時刻速度之比．在每段紙帶的上邊緣中點畫“”作為計數(shù)點，在新的坐標里每個計數(shù)點的縱坐標表示相對應(yīng)的單位時間內(nèi)中間時刻的瞬時速度．畫一直線，使盡可能多的計數(shù)點落在此直線上，并使直線兩側(cè)的計數(shù)點數(shù)目大致相等，這條直線便是運動物體的速度-時間的圖線．速度-時間直線的斜率表示加速度，可知運動小車做勻加速直線運動，其加速度大小。