Question

（2008?廣州一模）用如圖（甲）所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證牛頓第二定律，為消除摩擦力的影響，實(shí)驗(yàn)前必須平衡摩擦力．
（1）某同學(xué)平衡摩擦力時(shí)是這樣操作的：將小車靜止地放在水平長(zhǎng)木板上，把木板不帶滑輪的一端慢慢墊高，如圖（乙），直到小車由靜止開(kāi)始沿木板向下滑動(dòng)為止．請(qǐng)問(wèn)這位同學(xué)的操作是否正確？如果不正確，應(yīng)當(dāng)如何進(jìn)行？答：

該同學(xué)的操作不正確，正確的操作應(yīng)該為給小車一個(gè)初速度，小車能夠帶動(dòng)紙帶勻速下滑

．
（2）如果這位同學(xué)先如（1）中的操作，然后不斷改變對(duì)小車的拉力F，他得到M（小車質(zhì)量）保持不變情況下的a-F圖線是圖中的

C

（將選項(xiàng)代號(hào)的字母填在橫線上）．

（3）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率f=50Hz．下圖是某同學(xué)在正確操作下獲得的一條紙帶，A、B、C、D、E每?jī)牲c(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有標(biāo)出．寫出用s₁、s₂、s₃、s₄以及f來(lái)表示小車加速度的計(jì)算式：a=

(s3+s4-s2-s1)f2

100

．根據(jù)紙帶所提供的數(shù)據(jù)，算得小車的加速度大小為

0.60

m/s²（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析：（1）小車由靜止下滑，說(shuō)明重力沿斜面的分力大于摩擦力，因此平衡過(guò)度，當(dāng)小車帶動(dòng)紙帶勻速下滑時(shí)說(shuō)明平衡摩擦力；
（2）正確的a-F圖象應(yīng)該是過(guò)原點(diǎn)的直線，由于平衡摩擦力過(guò)度，因此圖象在縱軸上有截距，
（3）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，利用逐差法可以求出其加速度的大�。�

解答：解：（1）小車由靜止下滑，說(shuō)明重力沿斜面的分力大于摩擦力，因此平衡過(guò)度，所以該同學(xué)的操作不正確，正確的操作應(yīng)該為給小車一個(gè)初速度，小車能夠帶動(dòng)紙帶勻速下滑．
故答案為：該同學(xué)的操作不正確，正確的操作應(yīng)該為給小車一個(gè)初速度，小車能夠帶動(dòng)紙帶勻速下滑．
（2）如果這位同學(xué)先如（1）中的操作，導(dǎo)致平衡摩擦力過(guò)度，因此當(dāng)小車上還沒(méi)有掛砂和砂桶時(shí)，小車應(yīng)該就已經(jīng)有加速度了，故圖象ABD錯(cuò)誤，C正確．
故選C．
（3）由題意可知兩計(jì)數(shù)點(diǎn)只覺(jué)得時(shí)間間隔為：△T=

5

f

=0.1s，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)推論有：
s3-s1=2a1T2
s4-s2=2a2T2
a=

a1+a2

2

即：a=

(s4+s3-s2-s1)f2

100

帶入數(shù)據(jù)解得：a=0.60m/s²
故答案為：a=

(s4+s3-s2-s1)f2

100

，0.60m/s²．

點(diǎn)評(píng)：在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)用控制變量法，本實(shí)驗(yàn)只有在滿足平衡摩擦力和小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量的雙重條件下，才能用鉤碼重力代替小車所受的合力，同時(shí)加強(qiáng)基礎(chǔ)物理知識(shí)在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，加強(qiáng)解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的能力．