Question

18．某探究學(xué)習(xí)小組探究牛頓第二定律中，探究質(zhì)量一定時物體的加速度與合外力成正比，實驗裝置如圖．

①開始時，氣墊導(dǎo)軌是不掛鉤碼置于水平桌面上的，不需要（選填“不需要”或“需要”） 墊高氣墊導(dǎo)軌的右端以平衡滑塊的摩擦力．
②為了使滑塊所受的合外力約等于鉤碼的重力，滑塊的質(zhì)量遠(yuǎn)大于（選填“遠(yuǎn)大于”或“遠(yuǎn)小于”或“不需要遠(yuǎn)大于”）鉤碼的質(zhì)量．
③圖是實驗時所打一條紙帶（每兩點間還有4個點沒有畫出來），圖中上部的數(shù)字為相鄰兩個計數(shù)點間的距離．打點計時器的電源頻率為50Hz．該勻變速直線運動的加速度大小為a=1.93m/s²（保留3位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）在該試驗中，要保證滑塊受到的水平方向的拉力等于鉤碼的重力，所以要考慮是否有摩擦力．
（2）當(dāng)鉤碼P的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車及砝碼總質(zhì)量時，可以認(rèn)為小車受到的拉力等于鉤碼P的重力．
（3）根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以根據(jù)逐差法，即可求出加速度的大小．

解答 解：1．在該試驗中，由于氣體把滑塊向上托起，滑塊不受摩擦力的影響，保證了滑塊受到的水平方向的拉力等于鉤碼的重力．故不需要平衡摩擦力．
2．根據(jù)牛頓第二定律得，整體的加速度a=$\frac{mg}{m+M}$，
則繩子的拉力T=Ma=$\frac{Mmg}{m+M}=\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$
當(dāng)M＞＞m時，認(rèn)為繩子對小車的拉力大小等于鉤碼P的重力．
3．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：x₄-x₁=3a₁T²
x₅-x₂=3a₂T²
x₆-x₃=3a₃T²
為了更加準(zhǔn)確的求解加速度，我們對三個加速度取平均值
得：a=$\frac{1}{3}$（a₁+a₂+a₃）
代入數(shù)據(jù)解得a=1.93m/s²．
故答案為：①不需要   ②遠(yuǎn)大于   ③1.93m/s²

點評 解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項，尤其是理解平衡摩擦力和M＞＞m的操作和要求的含義．只要掌握了實驗原理就能順利解決此類題目，就能舉一反三，所以要注意基本原理的學(xué)習(xí)．