Question

14．在“探究滑塊速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，某研究性學(xué)習(xí)小組在一端裝有定滑輪的長木板的中段粘上均勻的薄砂紙，砂面朝上，還選用了質(zhì)量為100g的長方體木塊、一段較長的棉繩、一盒鉤碼（單個質(zhì)量為50g）、電磁打點計時器、紙帶、復(fù)寫紙、學(xué)生電源和導(dǎo)線若干，實驗裝置如圖甲所示，實驗時在小車上加載四個鉤碼，在棉繩的右端懸掛三個鉤碼，接通電源，釋放小車，成功打出了一條紙帶，紙帶的局部如圖乙，大部分點的時刻和速度的對應(yīng)關(guān)系已經(jīng)描繪在圖丙里．

（1）根據(jù)圖乙，請計算0.20s時刻點的瞬時速度，填入下表中．

時刻（s）	0.20	0.24	0.28	0.32	0.36
速度（m/s）	0.68	0.75	0.87	0.93	1.01

（2）根據(jù)上述表格中的五組數(shù)據(jù)，請在圖丙中描繪出對應(yīng)的五個點，再根據(jù)圖中所有的點，描繪出最能反映出木塊運(yùn)動性質(zhì)的v-t圖象．

（3）根據(jù)上述圖象，請說明滑塊的運(yùn)動性質(zhì)：滑塊先做勻加速運(yùn)動，接著做勻速運(yùn)動，最后再做勻加速運(yùn)動
（4）在實驗結(jié)束后，同學(xué)們對實驗進(jìn)行了反思：A同學(xué)認(rèn)為本實驗有必要在左端墊上小墊塊以平衡摩擦力，B同學(xué)認(rèn)為沒有必要，你認(rèn)為B的觀點正確； C同學(xué)認(rèn)為本實驗中三個鉤碼質(zhì)量太大，有必要換質(zhì)量更小的配重，以滿足“重物質(zhì)量m遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量M”這一條件，D同學(xué)認(rèn)為沒有必要，你認(rèn)為D的觀點正確；同學(xué)們都認(rèn)為可以由實驗數(shù)據(jù)粗略計算出木塊與砂紙之間的動摩擦因數(shù)，其值為0.50（保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出0.02s時刻的瞬時速度．
（2、3）作出滑塊的v-t圖線．根據(jù)圖線得出滑塊的運(yùn)動規(guī)律．
（4）該實驗不需要平衡摩擦力，不需要滿足重物質(zhì)量m遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量M．抓住滑塊做勻速直線運(yùn)動，結(jié)合共點力平衡求出動摩擦因數(shù)的大小．

解答 解：（1、2）0.02s時刻的瞬時速度為：v=$\frac{14.20-11.48}{0.04}$=68cm/s=0.68m/s；
（2）根據(jù)描點法可作出的速度時間圖線如圖所示．
（3）由圖線可知，滑塊先做勻加速運(yùn)動，接著做勻速運(yùn)動，最后再做勻加速運(yùn)動．
（4）本實驗探究滑塊速度隨時間的變化規(guī)律，不需要平衡摩擦力，所以B的觀點正確； 同時本實驗中只需要研究小車的運(yùn)動情況，不涉及受力情況，所以不需要滿足m遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量，所以D的觀點正確．
根據(jù)中段滑塊做勻速直線運(yùn)動，根據(jù)共點力平衡得，mg=μMg，已知，m=150g，M=300g，
代入解得：μ=0.50．
故答案為：（1）0.68；（2）如圖所示；（3）滑塊先做勻加速運(yùn)動，接著做勻速運(yùn)動，最后再做勻加速運(yùn)動．（4）B，D，0.50．

點評 解決本題的關(guān)鍵知道某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，會結(jié)合滑塊的圖線分析滑塊的運(yùn)動規(guī)律，要注意分析實驗原理，明確實驗中不涉及繩子的拉力問題，故不需要平衡摩擦力和讓m遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量．