Question

1．物理興趣小組用圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置研究小車的運(yùn)動，一端裝有定滑輪的長木板固定在水平桌面上，木板上有一小車，其一端與電磁打點(diǎn)計時器的紙帶相連，另一端通過跨過定滑輪的細(xì)線與托盤連接．打點(diǎn)計時器使用的交流電源的頻率為50Hz，實(shí)驗(yàn)開始時，在托盤中放入適量砝碼，小車開始做勻加速運(yùn)動，在紙帶上打出一系列小點(diǎn)．

（1）實(shí)驗(yàn)開始前不需要（填“需要”或“不需要”）平衡小車受到的摩擦力．
（2）圖乙給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是計數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計數(shù)點(diǎn)間還有4個打點(diǎn)（圖中未標(biāo)出），計數(shù)點(diǎn)間的距離如圖乙所示．則打計數(shù)點(diǎn)4時紙帶的速度v=0.314m/s，根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可求出紙帶的加速度a=0.497m/s²（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）．
（3）要求出本次實(shí)驗(yàn)中小車受到的拉力，下列物理量中還應(yīng)給出的有BCD．（填入所選物理量前的字母）
A．木板的長度L        B．當(dāng)?shù)刂亓�加速度g
C．小車的質(zhì)量m₂       D．托盤和砝碼的總質(zhì)量m₃ E．小車運(yùn)動的時間t．

Answer 1

分析 （1）據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模�研究小車的運(yùn)動，及操作要求可知，不需要平衡摩擦力．
（2）利用逐差法△x=aT²可以求出物體的加速度大小，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動中某點(diǎn)的瞬時速度等于該過程中的平均速度大小可以求出某點(diǎn)的瞬時速度大小；
（3）根據(jù)牛頓第二定律有=ma，由此可知需要測量的物理量．

解答 解：（1）本實(shí)驗(yàn)只要保證小車能做勻變速運(yùn)動即可，不需要調(diào)節(jié)木板的傾斜度以平衡摩擦力，該實(shí)驗(yàn)不需要知道小車的合力，即不需要應(yīng)使鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量．
（2）電源頻率為50Hz，每相鄰兩計數(shù)點(diǎn)間還有4個計時點(diǎn)，則計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔：t=0.02×5=0.1s，
根據(jù)瞬時速度等于該過程中的平均速度大小可以求出某點(diǎn)的瞬時速度大小，則有：計數(shù)點(diǎn)4時紙帶的速度v=$\frac{{x}_{35}}{2t}$=$\frac{0.0288+0.0339}{2×0.1}$=0.314m/s；
由勻變速運(yùn)動的推論△x=aT²可知：加速度a=$\frac{{x}_{47}-{x}_{14}}{3{t}^{2}}$=$\frac{0.0339+0.0388+0.0437-0.0189-0.024-0.0288}{3×0．{1}^{2}}$≈0.497m/s²；
（3）以系統(tǒng)為研究對象，由牛頓第二定律得：
m₃g-f=（m₂+m₃）a，滑動摩擦力：f=m₂gμ，
解得：μ=$\frac{{m}_{3}g-（{m}_{2}+{m}_{3}）a}{{m}_{2}g}$，要測動摩擦因數(shù)μ，
需要測出：小車的質(zhì)量m₂ 與托盤和砝碼的總質(zhì)量m₃，故選：BCD；
故答案為：（1）不需要；
（2）0.314，0.497（0.495-0.497）；
（3）BCD．

點(diǎn)評 解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)，同時要熟練應(yīng)用所學(xué)基本規(guī)律解決實(shí)驗(yàn)問題．