Question

10．“驗(yàn)證牛頓定律”實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示．請(qǐng)思考實(shí)驗(yàn)思路并回答下列問(wèn)題：
（1）為了消除小車與水平木板之間摩擦力的影響應(yīng)采取做法是C
A．將不帶滑輪的木板一端墊高適當(dāng)，使小車在鉤碼拉動(dòng)下恰好做勻速運(yùn)動(dòng)
B．將不帶滑輪的木板一端適當(dāng)墊高，使小車在鉤碼拉動(dòng)下恰好做勻加速運(yùn)動(dòng)
C．將不帶滑輪的木板一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運(yùn)動(dòng)
D．將不帶滑輪的木板一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻加速運(yùn)動(dòng)
（2）在的實(shí)驗(yàn)中，得到一條打點(diǎn)的紙帶，如圖2所示，已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T，且間距x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆已量出，則小車加速度的表達(dá)式為a=$\frac{（{x}_{4}+{x}_{5}+{x}_{6}）-（{x}_{1}+{x}_{2}+{x}_{3}）}{9{T}^{2}}$；
（3）消除小車與水平木板之間摩擦力的影響后，可用鉤碼總重力代替小車所受的拉力，此時(shí)鉤碼質(zhì)量m與小車總質(zhì)量M之間應(yīng)滿足的關(guān)系為m＜＜M．

Answer 1

分析 （1）平衡摩擦力就是讓小車在無(wú)拉力的作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，讓重力沿斜面的分力等于小車受到的摩擦力．
（2）從紙帶上求加速度可以用逐差法求解．
（3）小車受到的拉力F不等于重物的重力，設(shè)重物的質(zhì)量m，小車的質(zhì)量M，拉力F=$\frac{Mmg}{M+m}$，只有當(dāng)m＜＜M時(shí)，F(xiàn)才近似等于mg．

解答 解：（1）平衡摩擦力就是讓小車在無(wú)拉力的作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，讓重力沿斜面的分力等于小車受到的摩擦力．所以平衡時(shí)應(yīng)為：將不帶滑輪的木板一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運(yùn)動(dòng)．
故選：C．
（2）由勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律的推論得：a=$\frac{（{x}_{4}+{x}_{5}+{x}_{6}）-（{x}_{1}+{x}_{2}+{x}_{3}）}{9{T}^{2}}$
（3）設(shè)重物的質(zhì)量m，小車的質(zhì)量M，設(shè)加速度為a：
對(duì)小車：F=Ma
對(duì)重物：mg-F=ma
聯(lián)立得：
F=F=$\frac{Mmg}{M+m}$，只有當(dāng)m＜＜M時(shí)，才可以忽略m；
故答案為：（1）C；（2）$\frac{（{x}_{4}+{x}_{5}+{x}_{6}）-（{x}_{1}+{x}_{2}+{x}_{3}）}{9{T}^{2}}$；（3）m＜＜M；

點(diǎn)評(píng) 做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)的兩個(gè)前提：平衡摩擦力和M＞＞m要明確．從紙帶上求解加速度和速度是高中實(shí)驗(yàn)中常用的方法一定要熟練掌握．