Question

18．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．請問這位同學的操作是否正確？如果不正確，應當如何進行？答：不正確；應給小車一個初速度，小車能勻速下滑．
（2）打點計時器使用的交流電頻率f=50Hz，則打點時間間隔T=0.02s；
（3）圖丙是某同學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個點沒有標出．寫出用s₁、s₂、s₃、s₄和頻率f表示小車加速度的計算式：a=$\frac{{{（s}_{3}{+s}_{4}-{{s}_{1}-s}_{2}）f}^{2}}{100}$．根據(jù)紙帶所提供的數(shù)據(jù)，算得小車的加速度大小為0.60m/s²（結果保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 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，當小車帶動紙帶勻速下滑時說明平衡摩擦力；
根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大�。�

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，所以該同學的操作不正確，正確的操作應該為給小車一個初速度，小車能夠帶動紙帶勻速下滑．
（2）打點計時器使用的交流電頻率f=50Hz，則打點時間間隔T=0.02s．
（3）由于每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點沒有畫出，所以相鄰的計數(shù)點間的時間間隔T=$\frac{5}{f}$=0.1s，
根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，
得：s₃-s₁=2a₁T² 
s₄-s₂=2a₂T² 
為了更加準確的求解加速度，我們對兩個加速度取平均值
得：a=$\frac{1}{2}$（a₁+a₂）=$\frac{{{（s}_{3}{+s}_{4}-{{s}_{1}-s}_{2}）f}^{2}}{100}$=$\frac{（0.0241+0.0303）-（0.0121+0.0183）}{100{×（0.02）}^{2}}$=0.60m/s² 

故答案為：（1）不正確；   應給小車一個初速度，小車能勻速下滑．
（2）0.02
（3）$\frac{{{（s}_{3}{+s}_{4}-{{s}_{1}-s}_{2}）f}^{2}}{100}$；0.60

點評 本題考查了平衡摩擦力的方法，是一道基礎題，掌握基礎知識即可正確解題；把木板一端墊高，木板做勻速直線運動，所受合外力為零，重力沿斜面的分力等于摩擦力．要提高應用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實驗問題的能力，在平時練習中要加強基礎知識的理解與應用．