Question

2．某同學(xué)用如圖甲的裝置來研究牛頓第二定律．

①實(shí)驗(yàn)需用沙和沙桶的總重力表示小車受到的合力，則除平衡摩擦力外，還必須滿足的實(shí)驗(yàn)條件是小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于沙和沙桶的質(zhì)量（填“遠(yuǎn)小于”、“遠(yuǎn)大于”或“等于”）．
②如圖乙是某次實(shí)驗(yàn)打出的一條紙帶，O為起點(diǎn)，A、B、C為三個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間有四個(gè)點(diǎn)沒有標(biāo)出，有關(guān)數(shù)據(jù)如圖所示，電源頻率為50Hz．則小車的加速度為 a=0.20m/s²，打B點(diǎn)時(shí)小車的速度v_B=0.17m/s （均保留2位有效數(shù)字）．
③實(shí)驗(yàn)中紙帶的左（填“左”或“右”）端與小車相連接．
④某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出了圖丙，從圖線可知該同學(xué)操作過程中可能平衡摩擦力不夠（填“平衡摩擦力不夠”或“平衡摩擦力過度”）．

Answer 1

分析 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，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B點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小，根據(jù)實(shí)驗(yàn)中小車越來越快判斷哪端與小車相連，由該圖象可知，開始有外力F時(shí)，物體的加速度仍為零，因此該實(shí)驗(yàn)操作中可能沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不夠．

解答 解：①設(shè)繩子上拉力為F，對小車根據(jù)牛頓第二定律有：F=Ma，對沙和沙桶有：mg-F=ma，由此解得：F=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，由此可知當(dāng)M＞＞時(shí)，沙和沙桶的重力等于繩子的拉力
②根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²可得：a=$\frac{{x}_{C}-{x}_{B}-（{x}_{B}-{x}_{A}）}{{T}^{2}}=\frac{0.084-0.066-（0.066-0.05）}{0.01}$=0.20m/s²，
打B點(diǎn)時(shí)小車的速度為v_B=$\frac{{x}_{C}-{x}_{A}}{2T}=\frac{0.084-0.05}{0.2}$=0.17m/s，
③實(shí)驗(yàn)中小車越來越快，故紙帶的左端與小車相連接．
④由該圖象可知，開始有外力F時(shí)，物體的加速度仍為零，因此該實(shí)驗(yàn)操作中可能沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不夠．
故答案為：①遠(yuǎn)大于；②0.20，0.17；③左；④平衡摩擦力不夠．

點(diǎn)評 本題考查了實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理等問題，注意運(yùn)動(dòng)中小車的拉力近似等于沙和沙桶的總重力的條件，是解題的關(guān)鍵．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)知識的理解與應(yīng)用．