Question

【題目】某同學(xué)利用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究小車在均勻長(zhǎng)木板上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

(1)如圖乙所示是在小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)打出的一條紙帶，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，x1＝3.62cm，x4＝5.12cm，由圖中數(shù)據(jù)可求得小車的加速度為________m/s2，第3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)與第2個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離(即x2)約為________cm。

(2)若用該實(shí)驗(yàn)裝置“探究a與F、M之間的關(guān)系”，要用鉤碼(質(zhì)量用m表示)的重力表示小車所受的細(xì)線拉力，需滿足________，滿足此條件做實(shí)驗(yàn)時(shí)，得到一系列加速度a與合外力F的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，畫出a－F關(guān)系圖象，如圖丙所示，若不計(jì)滑輪摩擦及紙帶阻力的影響，由圖象可知，實(shí)驗(yàn)操作中不當(dāng)之處為________________________________________；小車的質(zhì)量M＝________kg；如果實(shí)驗(yàn)時(shí)，在小車和鉤碼之間接一個(gè)不計(jì)質(zhì)量的微型力傳感器用來測(cè)量拉力F，如圖丁所示，從理論上分析，該實(shí)驗(yàn)圖線的斜率將________(填“變大”“變小”或“不變”)。

Answer 1

【答案】0.50 4.12 Mm 沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足 1 變大

【解析】

（1）根據(jù)連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是一恒量求出加速度，根據(jù)△x=aT2的規(guī)律可求得23兩點(diǎn)間的距離；

（2）根據(jù)牛頓第二定律，求出小車實(shí)際的拉力大小，然后和mg進(jìn)行比較，而當(dāng)拉力不為零時(shí)，物體的加速度仍為零，可知木板的傾角過小，即平衡摩擦力不足，并由圖象的斜率求出小車的質(zhì)量，可以得出結(jié)論；根據(jù)牛頓第二定律，得出圖線斜率表示的物理意義，從而判斷圖線斜率的意義；

（1）因?yàn)榇螯c(diǎn)周期為T=0.02s，且每打5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，所以每?jī)蓚�(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔t=0.1s；由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論：xm-xn=(m-n)at2
得：x4-x1=3at2，
代入數(shù)據(jù)解得：a=0.50m/s2，
由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論：x2-x1=at2，
解得：x2=x1+at2=0.0412m，即4.12cm。
（2）要使細(xì)線的拉力等于鉤碼的重力，應(yīng)該滿足的條件是：M>>m，由a-F關(guān)系圖象可知實(shí)驗(yàn)操作不當(dāng)之處為：沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，小車的質(zhì)量，
實(shí)驗(yàn)中把鉤碼的重力作為拉力F，實(shí)際上，由于鉤碼向下加速運(yùn)動(dòng)，拉力小于鉤碼重力，若在小車和鉤碼之間接一個(gè)不計(jì)質(zhì)量的微型力傳感器用來測(cè)量拉力F，根據(jù)牛頓第二定律得， ，知圖線的斜率表示質(zhì)量的倒數(shù)，掛重物時(shí)，，圖線的斜率表示系統(tǒng)質(zhì)量的倒數(shù)，用力傳感器時(shí)，加速度 ，圖線的斜率表示小車質(zhì)量M的倒數(shù)，可知圖線的斜率變大，則可知小車加速度a和拉力F的關(guān)系圖線的斜率變大。