Question

8．某学校实验小组用图①所示的实验装置验证牛顿第二定律（交变电流的频率为50Hz）．

（1）如图②所示是某小组在实验中，由打点计时器得到的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点的时间间隔为T=0.10s，其中s₁=4.31cm、s₂=4.81cm、s₃=5.33cm、s₄=5.82cm、s₅=6.30cm、s₆=6.80cm，则打下A点时小车的瞬时速度大小是0.56 m/s，小车运动的加速度的大小是0.46m/s²（计算结果保留两位有效数字）．
（2）另一小组在该实验中得到了如图所示的a-F的图线．从图中可以发现实验操作中存在的问题可能是AB．
A．实验没有平衡摩擦力              
B．实验中平衡摩擦力时木板倾角过小
C．实验中平衡摩擦力时木板倾角过大  
D．实验中小车质量太大
E．实验中砂桶和砂的质量太大．

Answer 1

分析 （1）纸带实验中，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．
（2）根据所画图象的特点，明确两坐标轴的含义，可正确解答．

解答 解：（1）利用匀变速直线运动的推论得：
v_A=$\frac{{s}_{3}+{s}_{4}}{2T}=\frac{0.0533+0.0582}{0.2}=0.56$m/s
由于相邻的计数点间的位移之差不等，故采用逐差法求解加速度．
S₆-S₃=3a₁T²             ①
S₅-S₂=3a₂T²             ②
S₄-S₁=3a₃T²             ③
a=$\frac{{a}_{1}+{a}_{2}+{a}_{3}}{3}$④
联立①②③④带入数据解得：a=0.46m/s²
（2）由该图象可知，开始有外力F时，物体的加速度仍为零，因此该实验操作中可能没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够，故A、B正确，C、D、E错误．
故选AB．
故答案为：（1）0.56；0.46；（2）AB

点评 对于基本实验仪器不光要了解其工作原理，还要从实践上去了解它，自己动手去实际操作，达到熟练使用的程度．描点法画图象时，注意将所有点尽量用一直线穿过，不能穿过的均匀分布在直线的两侧；在该实验中通过将木板一端适当垫高的办法来平衡摩擦力，这是必须进行的操作．