Question

【題目】利用圖甲裝置可以做許多力學實驗．

（1）利用此裝置探究“加速度與力、質量的關系”實驗中為了讓小車所受合外力等于細繩的拉力需要進行的步驟是______________________．

（2）甲、乙兩同學在同一實驗室，各取一套圖示的裝置放在水平桌面上，小車上放不同質量的砝碼，在沒有平衡摩擦力的情況下，研究小車與木板之間的動摩擦因數（實驗中小車的輪子被鎖死，小車只能在長木板上滑動）．

①為使小車運動時受到的拉力在數值上近似等于砝碼桶及桶內砝碼的總重力，應滿足的條件是砝碼桶及桶內砝碼的總質量_______小車和小車上砝碼的總質量，（填“遠大于”、“遠小于”或“近似等于”）

②實驗中對小車及車內砝碼研究，根據牛頓第二定律有F﹣μmg=ma，實驗中記錄小車的加速度a和小車所受的合外力F，通過圖象處理數據．甲、乙兩同學分別得到圖乙中甲、乙兩條直線．設甲、乙用的小車及砝碼質量分別為m甲、m乙，甲、乙用的小車與木板間的動摩擦因數分別為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）做直線運動的小車，牽引一條紙帶通過打點計時器打出一條紙帶，從紙帶上打出的某一點開始，每5個點剪下一段紙帶，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系中，各段緊靠但不重疊，根據圖丙可以判斷小車做________運動，加速度a=_______m/s2（結果保留兩位有效數字）．已知交流電源的頻率為50Hz．

Answer 1

【答案】 平衡小車所受的摩擦力； 遠小于 小于 大于 勻加速直線 0.75～0.76

【解析】（1）小車下滑時受到重力、細線的拉力、支持力和摩擦力，要使細線的拉力等于其合力，則應該用重力的下滑分量來平衡摩擦力，故平衡小車所受的摩擦力。

（2）對整體分析，根據牛頓第二定律得， ，則繩子的拉力，當m＜＜M，即砝碼桶及桶內砝碼的總質量遠小于小車和小車上砝碼的總質量時，砝碼桶及桶內砝碼的總重力在數值上近似等于小車運動時受到的拉力．根據牛頓第二定律有F-μmg=ma得：，結合圖象可知 ， 為斜率，-ug為縱坐標的截距，所以m甲＜m乙，μ甲＞μ乙．

（3）因為剪斷的紙帶所用的時間都是t=0.1s，即時間t相等，所以紙帶的長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刻的速度，最后得出結論紙帶的長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刻的速度之比，即紙帶的高度之比等于中間時刻速度之比．在每段紙帶的上邊緣中點畫“”作為計數點，在新的坐標里每個計數點的縱坐標表示相對應的單位時間內中間時刻的瞬時速度．畫一直線，使盡可能多的計數點落在此直線上，并使直線兩側的計數點數目大致相等，這條直線便是運動物體的速度-時間的圖線．速度-時間直線的斜率表示加速度，可知運動小車做勻加速直線運動，其加速度大小。