Question

4．某同學(xué)用如圖1所示的裝置研究勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律．

（1）實(shí)驗(yàn)開始前不需要（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力，實(shí)驗(yàn)中不需要（填“需要”或“不需要”）保證懸掛的鉤碼質(zhì)量要遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量．
（2）實(shí)驗(yàn)中，從打出的多條紙帶巾選取一條合適的紙帶（圖2），并在其上取了O，A，B，C，D，E，F(xiàn)共7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，（每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫出）用刻度尺測出 A，B，C，D，E，F(xiàn)六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離并填在下面的表格中

線段	OA	OB	OC	OD	OE	OF
數(shù)據(jù)/cm	0.54	1.53	2.92	4.76	7.00	9.40

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為50Hz，則打點(diǎn)C時(shí)小車的速度為0.16m/s，小車運(yùn)動的加速度為0.40ms²，從釋放小車到打點(diǎn)C時(shí)，小車運(yùn)動的時(shí)間為0.40s（結(jié)果都保留兩位有效數(shù)字）．
（3）若小車的質(zhì)量為M=450g．打（2）問巾紙帶時(shí)懸掛鉤碼的質(zhì)量為m=50g，不計(jì)線與滑輪的摩擦，重力加速度g=l0m/s²，則小車運(yùn)動過程巾所受阻力為0.3N．

Answer 1

分析 根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上C點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大�。�根據(jù)牛頓第二定律分析鉤碼和小車求解小車運(yùn)動過程巾所受阻力．

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）由于每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒有畫出，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1s，
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度，有：
v_C=$\frac{0.0476-0.0153}{2×0.1}$=0.16m/s
設(shè)0到A之間的距離為x₁，以后各段分別為x₂、x₃、x₄、x₅、x₆，
根據(jù)勻變速直線運(yùn)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(gè)加速度取平均值
得：a=$\frac{1}{3}$（a₁+a₂+a₃）=$\frac{0.094-0.0292-0.0292}{9×0.01}$=0.40m/s²，
從釋放小車到打點(diǎn)C時(shí)，小車運(yùn)動的時(shí)間為0.40s．
（3）對于鉤碼，根據(jù)牛頓第二定律得
mg-T=ma
對于小車，根據(jù)牛頓第二定律得
T-f=Ma，
解得：f=0.3N．
故答案：（1）不需要； 不需要 
（2）0.16；   0.40；  0.40   
（3）0.3

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)知識的理解與應(yīng)用，同時(shí)掌握牛頓第二定律的應(yīng)用．