Question

（2008?廣州一模）用如圖（甲）所示的實驗裝置來驗證牛頓第二定律，為消除摩擦力的影響，實驗前必須平衡摩擦力．
（1）某同學(xué)平衡摩擦力時是這樣操作的：將小車靜止地放在水平長木板上，把木板不帶滑輪的一端慢慢墊高，如圖（乙），直到小車由靜止開始沿木板向下滑動為止．請問這位同學(xué)的操作是否正確？如果不正確，應(yīng)當(dāng)如何進行？答：

該同學(xué)的操作不正確，正確的操作應(yīng)該為給小車一個初速度，小車能夠帶動紙帶勻速下滑

．
（2）如果這位同學(xué)先如（1）中的操作，然后不斷改變對小車的拉力F，他得到M（小車質(zhì)量）保持不變情況下的a-F圖線是圖中的

C

（將選項代號的字母填在橫線上）．

（3）打點計時器使用的交流電頻率f=50Hz．下圖是某同學(xué)在正確操作下獲得的一條紙帶，A、B、C、D、E每兩點之間還有4個點沒有標(biāo)出．寫出用s₁、s₂、s₃、s₄以及f來表示小車加速度的計算式：a=

(s3+s4-s2-s1)f2

100

．根據(jù)紙帶所提供的數(shù)據(jù)，算得小車的加速度大小為

0.60

m/s²（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析：（1）小車由靜止下滑，說明重力沿斜面的分力大于摩擦力，因此平衡過度，當(dāng)小車帶動紙帶勻速下滑時說明平衡摩擦力；
（2）正確的a-F圖象應(yīng)該是過原點的直線，由于平衡摩擦力過度，因此圖象在縱軸上有截距，
（3）根據(jù)勻變速直線運動的特點，利用逐差法可以求出其加速度的大�。�

解答：解：（1）小車由靜止下滑，說明重力沿斜面的分力大于摩擦力，因此平衡過度，所以該同學(xué)的操作不正確，正確的操作應(yīng)該為給小車一個初速度，小車能夠帶動紙帶勻速下滑．
故答案為：該同學(xué)的操作不正確，正確的操作應(yīng)該為給小車一個初速度，小車能夠帶動紙帶勻速下滑．
（2）如果這位同學(xué)先如（1）中的操作，導(dǎo)致平衡摩擦力過度，因此當(dāng)小車上還沒有掛砂和砂桶時，小車應(yīng)該就已經(jīng)有加速度了，故圖象ABD錯誤，C正確．
故選C．
（3）由題意可知兩計數(shù)點只覺得時間間隔為：△T=

5

f

=0.1s，根據(jù)勻變速直線運動推論有：
s3-s1=2a1T2
s4-s2=2a2T2
a=

a1+a2

2

即：a=

(s4+s3-s2-s1)f2

100

帶入數(shù)據(jù)解得：a=0.60m/s²
故答案為：a=

(s4+s3-s2-s1)f2

100

，0.60m/s²．

點評：在“驗證牛頓第二定律”的實驗用控制變量法，本實驗只有在滿足平衡摩擦力和小車質(zhì)量遠大于鉤碼質(zhì)量的雙重條件下，才能用鉤碼重力代替小車所受的合力，同時加強基礎(chǔ)物理知識在實驗中的應(yīng)用，加強解決實驗問題的能力．