Question

8．小华所在的实验小组利用如图（甲）所示的实验装置探究牛顿第二定律，打点计时器使用的交流电频率f=50Hz，当地的重力加速度为g
（1）在实验前必须进行平衡摩擦力，其步骤如下：取下细线和砂桶，把木板不带滑轮的一端适当垫高并反复调节，直到轻推小车，使小车恰好做匀速直线运动．
（2）图（乙）是小华同学在正确操作下获得的一条纸带，其中A、B、C、D、E每两点之间记录的时间都是T，为了使实验结果更准确，写出用s₁、s₂、s₃、s₄以及T来表示小车加速度的计算式a=$\frac{（{s}_{3}+{s}_{4}）-（{s}_{1}+{s}_{2}）}{100}$f²则B点的速度为V_B=$\frac{{s}_{1}+{s}_{2}}{2t}$．

Answer 1

分析 （1）小车由静止下滑，说明重力沿斜面的分力大于摩擦力，因此平衡过度，当小车带动纸带匀速下滑时说明平衡摩擦力；
（2）纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度．

解答 解：（1）在实验前必须进行平衡摩擦力，其步骤如下：取下细线和砂桶，把木板不带滑轮的一端适当垫高并反复调节，直到轻推小车，使小车恰好做匀速直线运动．
（2）由题意可知两计数点间的时间间隔为：t=5T=$\frac{5}{f}$=0.1s，与匀变速直线运动推论得：
s₃-s₁=2a₁t²，s₄-s₂=2a₂t²，a=$\frac{（{s}_{3}+{s}_{4}）-（{s}_{1}+{s}_{2}）}{4{t}^{2}}$=$\frac{（{s}_{3}+{s}_{4}）-（{s}_{1}+{s}_{2}）}{100}$f²；
利用匀变速直线运动的推论：B点的瞬时速度v_B=$\frac{{s}_{1}+{s}_{2}}{2t}$；
故答案为：（1）轻推小车，使小车恰好做匀速直线运动；（2）$\frac{（{s}_{3}+{s}_{4}）-（{s}_{1}+{s}_{2}）}{100}$f²；$\frac{{s}_{1}+{s}_{2}}{2t}$

点评 本题考查牛顿第二定律的验证实验，对于书本上的实验，我们要从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚．实验的图象描绘，物理结合数学的应用都值得注意．