Question

10．用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置來“探究加速度與力關(guān)系”．現(xiàn)使小車A連接紙帶后置于水平放置的一端帶有定滑輪的足夠長的木板上，B為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、C為彈簧測(cè)力計(jì)，不計(jì)繩與滑輪的摩擦．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先接通電源再松開小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)．
（1）甲同學(xué)打好三條紙帶，選取其中最好的一條，其中一段如圖乙所示：圖中A、B、C、D、E為計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未畫出．根據(jù)紙帶可計(jì)算出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度，且V_B=0.875 m/s； V_a=0.525 m/s；還可求得小車加速度a=3.50 m/s²．（保留3位有效數(shù)字）

（2）若該同學(xué)利用已學(xué)的牛頓第二定律計(jì)算發(fā)現(xiàn)小車所受合外力小于測(cè)力計(jì)讀數(shù)，明顯超出實(shí)驗(yàn)誤差的正常范圍．你認(rèn)為主要原因是小車滑行時(shí)受到摩擦阻力較大，實(shí)驗(yàn)操作中改進(jìn)的措施是使導(dǎo)軌傾斜一定角度，以平衡摩擦阻力．．

Answer 1

分析 （1）紙帶實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度和加速度．
（2）實(shí)驗(yàn)中將拉力作為了合力，但若不平衡摩擦力，則會(huì)造成較大的誤差．

解答 解：（1）在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度大小等于該過程中的平均速度，故有：
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.1754}{0.2}$=0.875m/s；
由題意可知：
x₁=7.00cm，x₂=（17.54-7.00）cm=10.54cm，x₃=（31.60-17.54）cm=14.06cm，x₄=（49.10-31.60）cm=17.50cm
根據(jù)逐差法有：
x₃-x₁=2a₁T²     ①
x₄-x₂=2a₂T²     ②
a=$\frac{{a}_{1}+{a}_{2}}{2}$③
聯(lián)立①②③帶入數(shù)據(jù)解得：a=3.50m/s²．
根據(jù)v_B=v_A+at，則有：v_A=v_B-at=0.875-3.5×0.1=0.525m/s；
（2）實(shí)驗(yàn)中是將物體的重力充當(dāng)了小車的拉力，由于小車受到桌面的摩擦力，故會(huì)使合力小于物體的重力，造成較大的誤差，故應(yīng)未平衡摩擦力（或小車受到的摩擦阻力的影響）．措施是把木板不帶定滑輪的那一端適當(dāng)墊高，以平衡摩擦力．
故答案為：（1）0.875，0.525，3.50；（2）小車滑行時(shí)受到摩擦阻力較大，使導(dǎo)軌傾斜一定角度，以平衡摩擦阻力．

點(diǎn)評(píng) 能夠知道相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔，熟練應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和推論解決有關(guān)問題，要注意單位的換算和有效數(shù)字的保留．
對(duì)于實(shí)驗(yàn)的考查應(yīng)要注意實(shí)驗(yàn)的原理，通過原理體會(huì)實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)處理方法及儀器的選擇；有條件的最好親手做一下實(shí)驗(yàn)．