Question

【題目】利用圖甲裝置可以做許多力學(xué)實(shí)驗(yàn)．

（1）利用此裝置探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中為了讓小車(chē)所受合外力等于細(xì)繩的拉力需要進(jìn)行的步驟是______________________．

（2）甲、乙兩同學(xué)在同一實(shí)驗(yàn)室，各取一套圖示的裝置放在水平桌面上，小車(chē)上放不同質(zhì)量的砝碼，在沒(méi)有平衡摩擦力的情況下，研究小車(chē)與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)（實(shí)驗(yàn)中小車(chē)的輪子被鎖死，小車(chē)只能在長(zhǎng)木板上滑動(dòng)）．

①為使小車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的拉力在數(shù)值上近似等于砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總重力，應(yīng)滿(mǎn)足的條件是砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量_______小車(chē)和小車(chē)上砝碼的總質(zhì)量，（填“遠(yuǎn)大于”、“遠(yuǎn)小于”或“近似等于”）

②實(shí)驗(yàn)中對(duì)小車(chē)及車(chē)內(nèi)砝碼研究，根據(jù)牛頓第二定律有F﹣μmg=ma，實(shí)驗(yàn)中記錄小車(chē)的加速度a和小車(chē)所受的合外力F，通過(guò)圖象處理數(shù)據(jù)．甲、乙兩同學(xué)分別得到圖乙中甲、乙兩條直線．設(shè)甲、乙用的小車(chē)及砝碼質(zhì)量分別為m甲、m乙，甲、乙用的小車(chē)與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為μ甲、μ乙，由圖可知，m甲_______m乙，μ甲_____μ乙．（填“大于”、“小于”或“等于”）

（3）做直線運(yùn)動(dòng)的小車(chē)，牽引一條紙帶通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一條紙帶，從紙帶上打出的某一點(diǎn)開(kāi)始，每5個(gè)點(diǎn)剪下一段紙帶，按圖丙所示，使每一條紙帶下端與x軸重合，左邊與y軸平行，將每段粘貼在直線坐標(biāo)系中，各段緊靠但不重疊，根據(jù)圖丙可以判斷小車(chē)做________運(yùn)動(dòng)，加速度a=_______m/s2（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．已知交流電源的頻率為50Hz．

Answer 1

【答案】 平衡小車(chē)所受的摩擦力； 遠(yuǎn)小于 小于 大于 勻加速直線 0.75～0.76

【解析】（1）小車(chē)下滑時(shí)受到重力、細(xì)線的拉力、支持力和摩擦力，要使細(xì)線的拉力等于其合力，則應(yīng)該用重力的下滑分量來(lái)平衡摩擦力，故平衡小車(chē)所受的摩擦力。

（2）對(duì)整體分析，根據(jù)牛頓第二定律得， ，則繩子的拉力，當(dāng)m＜＜M，即砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)和小車(chē)上砝碼的總質(zhì)量時(shí)，砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總重力在數(shù)值上近似等于小車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的拉力．根據(jù)牛頓第二定律有F-μmg=ma得：，結(jié)合圖象可知 ， 為斜率，-ug為縱坐標(biāo)的截距，所以m甲＜m乙，μ甲＞μ乙．

（3）因?yàn)榧魯嗟募垘�所用的時(shí)間都是t=0.1s，即時(shí)間t相等，所以紙帶的長(zhǎng)度之比等于此段紙帶的平均速度之比；而此段紙帶的平均速度等于這段紙帶中間時(shí)刻的速度，最后得出結(jié)論紙帶的長(zhǎng)度之比等于此段紙帶的平均速度之比，還等于各段紙帶中間時(shí)刻的速度之比，即紙帶的高度之比等于中間時(shí)刻速度之比．在每段紙帶的上邊緣中點(diǎn)畫(huà)“”作為計(jì)數(shù)點(diǎn)，在新的坐標(biāo)里每個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的縱坐標(biāo)表示相對(duì)應(yīng)的單位時(shí)間內(nèi)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度．畫(huà)一直線，使盡可能多的計(jì)數(shù)點(diǎn)落在此直線上，并使直線兩側(cè)的計(jì)數(shù)點(diǎn)數(shù)目大致相等，這條直線便是運(yùn)動(dòng)物體的速度-時(shí)間的圖線．速度-時(shí)間直線的斜率表示加速度，可知運(yùn)動(dòng)小車(chē)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，其加速度大小。