Question

15．黑柱利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率f=50Hz，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g．

（1）實(shí)驗(yàn)前必須平衡摩擦力，其做法是，取下細(xì)線和砂桶，將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高并反復(fù)調(diào)節(jié)，直到輕推小車，小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)．
（2）圖乙是實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶，其中A、B、C、D每相鄰兩點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出，若s₁=0.50cm，s₂=1.00cm，s₃=1.50cm，則B的速度v_B=0.075m/s（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字），小車的加速度a=0.50m/s²．
（3）平衡好摩擦力后，改變小車及車中砝碼的質(zhì)量M，測出相應(yīng)的加速度a，為了直觀的得出a與M的關(guān)系，應(yīng)畫a與$\frac{1}{M}$的圖象．

Answer 1

分析 （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，當(dāng)小車帶動(dòng)紙帶勻速下滑時(shí)說明平衡摩擦力；
（2）紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測得紙帶上的點(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；
（3）反比例函數(shù)圖象是曲線，而根據(jù)曲線很難判定出自變量和因變量之間的關(guān)系；正比例函數(shù)圖象是過坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線，就比較容易判定自變量和因變量之間的關(guān)系．

解答 解：（1）在實(shí)驗(yàn)前必須進(jìn)行平衡摩擦力，其步驟如下：取下細(xì)線和砂桶，把木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高并反復(fù)調(diào)節(jié)，直到輕推小車，使小車恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)．
（2）由題意可知兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為：t=5T=$5×\frac{1}{50}$=0.1s，
勻變速直線運(yùn)動(dòng)推論得：a=$\frac{△x}{{t}^{2}}=\frac{（1.00-0.50）×1{0}^{-2}}{0.01}=0.50m/{s}^{2}$，
利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論：B點(diǎn)的瞬時(shí)速度v_B=$\frac{{s}_{1}+{s}_{2}}{2t}=\frac{（1.00+0.50）×1{0}^{-2}}{0.01}=0.075m/{s}^{\;}$，
（3）根據(jù)牛頓第二定律F=Ma，a與M成反比，而反比例函數(shù)圖象是曲線，而根據(jù)曲線很難判定出自變量和因變量之間的關(guān)系，故不能作a-M圖象；但a=$\frac{F}{M}$，
故a與$\frac{1}{M}$成正比，而正比例函數(shù)圖象是過坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線，就比較容易判定自變量和因變量之間的關(guān)系，故應(yīng)作a-$\frac{1}{M}$圖象．
故答案為：（1）勻速直線；（2）0.075；0.50；（3）$\frac{1}{M}$

點(diǎn)評 要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問題的能力，在平時(shí)練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的理解與應(yīng)用．實(shí)驗(yàn)時(shí)要平衡摩擦力，平衡摩擦力不足或過平衡摩擦力都是錯(cuò)誤的，難度適中．