Question

19．學(xué)校實驗小組在“驗證牛頓第二定律”的實驗中，圖甲為實驗裝置簡圖．（所用交變電流的頻率為50Hz）．

（1）同學(xué)們在進行實驗時，為了減小實驗時的系統(tǒng)誤差，使分析數(shù)據(jù)時可以認為砂桶的重力等于小車所受的合外力，你認為應(yīng)采取的措施有：①將長木板一端墊起，讓小車重力沿斜面的分力平衡摩擦阻力；②小車質(zhì)量遠大于沙桶的總質(zhì)量
（2）某同學(xué)利用圖甲所示的實驗裝置，探究物塊在水平桌面上的運動規(guī)律．物塊在重物的牽引下開始運動，重物落地后，物塊再運動一段距離停在桌面上（尚未到達滑輪處）．從紙帶上便于測量的點開始，每5個點取1個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的距離如圖乙所示．打點計時器電源的頻率為50Hz．
①通過分析紙帶數(shù)據(jù)，可判斷物塊在相鄰計數(shù)點6和7之間某時刻開始減速．
②計數(shù)點5對應(yīng)的速度大小為1.00m/s，計數(shù)點6對應(yīng)的速度大小為1.20m/s．（保留三位有效數(shù)字）．
③物塊減速運動過程中加速度的大小為a=2.00m/s²，若用$\frac{a}{g}$來計算物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)（g為重力加速度），則計算結(jié)果比動摩擦因數(shù)的真實值偏大（填“偏大”或“偏小”）．

Answer 1

分析 （1）明確從對小車受力分析不難得出若使小車受到的合力等于繩子的拉力就必須首先平衡摩擦力；若要使繩子拉力等于沙桶的重力則必須滿足小車質(zhì)量遠大于沙桶的總質(zhì)量．
（2）①由紙帶兩個點之間的時間相同，若位移逐漸增大，表示物體做加速運動，若位移逐漸減小，則表示物體做減速運動；
②用平均速度代替瞬時速度的方法求解瞬時速度；
③用作差法求解減速過程中的加速度；

解答 解：（1）若使小車受到的合力為繩子的拉力，對小車受力分析可知應(yīng)進行平衡摩擦力，即應(yīng)采�、伲簩㈤L木板一端墊起，讓小車重力沿斜面的分力平衡摩擦阻力；
若使繩子拉力等于沙桶的重力，應(yīng)采取②：小車質(zhì)量遠大于沙桶的總質(zhì)量．
（2）
①從紙帶上的數(shù)據(jù)分析得知：在點計數(shù)點6之前，兩點之間的位移逐漸增大，是加速運動，在計數(shù)點7之后，兩點之間的位移逐漸減小，是減速運動，所以物塊在相鄰計數(shù)點6和7之間某時刻開始減速；
②v₅=$\frac{{x}_{46}}{2T}$=$\frac{0.1101+0.09}{0.2}$=1.00m/s
v₆=$\frac{{x}_{57}}{2T}$=$\frac{0.1101+0.1228}{0.2}$m/s=1.20m/s
③由紙帶可知，計數(shù)點7往后做減速運動，根據(jù)作差法得：
a=$\frac{{x}_{9～11}-{x}_{7～9}}{（2T）^{2}}$=-2.00m/s²．
在減速階段產(chǎn)生的加速度的力是滑動摩擦力和紙帶受的阻力，所以計算結(jié)果比動摩擦因素的真實值偏大．
故答案為：（1）將長木板一端墊起，讓小車重力沿斜面的分力平衡摩擦阻力；小車質(zhì)量遠大于沙桶的總質(zhì)量；
（2）①6；7；②1.00；1.20；③2.00，偏大．

點評 對牛頓第二定律實驗應(yīng)明確平衡摩擦力和要求小車的質(zhì)量遠大于沙桶總質(zhì)量的含義；要注意單位的換算和有效數(shù)字的保留．能夠運用逐差法求解加速度．
要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實驗問題的能力，在平時練習(xí)中要加強基礎(chǔ)知識的理解與應(yīng)用．