Question

10．（1）某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)探究無輪子小車的加速度a與小車所受拉力F關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，圖甲為實(shí)驗(yàn)裝置簡圖．他想用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，為了減小這種做法帶來的實(shí)驗(yàn)誤差，你認(rèn)為下列說法正確的是AC
A．實(shí)驗(yàn)時(shí)要平衡摩擦力
B．實(shí)驗(yàn)時(shí)不需要平衡摩擦力
C．鉤碼的重力要遠(yuǎn)小于小車的總重力
D．實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)應(yīng)先釋放小車再接通電源
（2）如圖乙所示是某次實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，期中A、B、C、D、E是計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T，距離如圖所示．紙帶的加速度的表達(dá)式為a=$\frac{{{x}_{4}{+x}_{5}{+x}_{6}-x}_{1}{-x}_{2}{-x}_{3}}{{9T}^{2}}$．
（3）若相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1s，則打計(jì)數(shù)點(diǎn)1時(shí)的速度大小v₁=0.605．（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
（4）保持實(shí)驗(yàn)小車質(zhì)量不變，改變鉤碼質(zhì)量，得到圖丙中的圖象不通過原點(diǎn)的原因是沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

Answer 1

分析 該實(shí)驗(yàn)裝置于驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)裝置相同，為了讓砝碼的重力更加接近為小車的合外力，本實(shí)驗(yàn)中需要平衡摩擦力和讓砝碼重力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車重力．
利用在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過程中的平均速度來求1的速度大小，利用逐差法根據(jù)△x=aT²可求物體的加速度．

解答 解：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理我們知道，為了讓砝碼的重力更加接近為小車的合外力，本實(shí)驗(yàn)中需要平衡摩擦力和讓砝碼重力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車重力，實(shí)驗(yàn)時(shí)先接通電源后釋放小車，故BD錯(cuò)誤，AC正確．
故選：AC．
（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)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(duì)三個(gè)加速度取平均值
得：a=$\frac{1}{3}$（a₁+a₂+a₃）=$\frac{{{x}_{4}{+x}_{5}{+x}_{6}-x}_{1}{-x}_{2}{-x}_{3}}{{9T}^{2}}$；
（3）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)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1點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大�。�
v₁=$\frac{0.05+0.071}{2×0.1}$=0.605m/s
（4）從圖象可以看出當(dāng)有了一定的拉力F時(shí)，小車的加速度仍然是零，小車沒動(dòng)說明小車的合力仍然是零，即小車還受到摩擦力的作用，說明摩擦力還沒有平衡掉，或者是平衡摩擦力了但是平衡的還不夠，沒有完全平衡掉摩擦力，
所以圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是實(shí)驗(yàn)前該同學(xué)未平衡（或未完全平衡）摩擦力．
故答案為：（1）AC
（2）$\frac{{{x}_{4}{+x}_{5}{+x}_{6}-x}_{1}{-x}_{2}{-x}_{3}}{{9T}^{2}}$
（3）0.605
（4）沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

點(diǎn)評(píng) 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．