Question

12．圖1為“驗證牛頓第二定律”的實驗裝置示意圖．砂和砂桶的質(zhì)量為 m，小車和砝碼的總質(zhì)量為M．實驗中用砂和砂桶總重力的大小作為細(xì)線對小車?yán)�力的大小�?br />
（1）實驗中，為了使細(xì)線對小車的拉力等于小車所受的合外力，先調(diào)節(jié)長木板一端滑輪的高度，使細(xì)線與長木板平行．還應(yīng)該進(jìn)行的操作是平衡摩擦力
（2）實驗中要進(jìn)行質(zhì)量m和M的選取，以下最合理的一組是C
A．M=200g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
B．M=200g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
C．M=400g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
D．M=400g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
（3）記錄小車運動的紙帶如圖所示．某同學(xué)在紙帶上共選擇7個計數(shù)點A、B、C、D、E、F、G，相鄰兩個計數(shù)點之間還有4個點沒有畫出．他量得各點到A點的距離如圖2所示，根據(jù)紙帶算出小車的加速度為1.0m/s²．則：
①本實驗中所使用的交流電源的頻率為50Hz；②打B點時小車的速度v_B=0.25m/s，BE間的平均速度${\overline{v}}_{BE}$=0.40m/s．（保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 小車下滑時受到重力、細(xì)線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應(yīng)平衡摩擦力；
當(dāng)沙和沙桶總質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量，即m＜＜M時才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于沙和沙桶的重力；紙帶實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度．

解答 解：（1）為了使細(xì)線對小車的拉力等于小車所受的合外力，先調(diào)節(jié)長木板一端滑輪的高度，使細(xì)線與長木板平行．接下來還需要進(jìn)行的一項操作是將長木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨�，讓小車連著已經(jīng)穿過打點計時器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點計時器通電，輕推小車，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動，即平衡摩擦力．
故選：B
（2）當(dāng)m＜＜M時，即當(dāng)沙和沙桶總質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量，繩子的拉力近似等于沙和沙桶的總重力．因此最合理的一組是C．
故選：C．
（3）解：①根據(jù)運動學(xué)公式得：△x=at²，
a=$\frac{△x}{{t}^{2}}$=1.0m/s²．
解得t=0.1s
相鄰兩個計數(shù)點之間還有4個點沒有畫出，所以相鄰計時點的時間間隔為0.02s
所以實驗中所使用的交流電源的頻率為50Hz；
②利用勻變速直線運動的推論得：
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{{t}_{AC}}$=0.25 m/s，
BE間的平均速度${\overline v_{BE}}$=0.40m/s，
故答案為：（1）平衡摩擦力；（2）C；（3）①50   ②0.25   0.40

點評 要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實驗問題的能力，只要真正掌握了實驗原理就能順利解決此類實驗題目，而實驗步驟，實驗數(shù)據(jù)的處理都與實驗原理有關(guān)，故要加強對實驗原理的學(xué)習(xí)和掌握．