Question

16．在“探究小车加速度、力和质量关系”的实验中，

（1）如图1给出了从0点开始的一些计数点，且每2个计数点间的时间间隔为0.1s，测得x₁=1.40cm，x₂=1.90cm，x₃=2.38cm，x₄=2.88cm，x₅=3.39cm，x₆=3.87cm．那么：在计时器打出点4时，小车的速度为0.31m/s，这条纸带的平均加速度为0.50m/s²（结果保留2位有效数字）
（2）实验方案之一，把木板的一侧垫高并调节木板的倾斜度使小车在不受牵引力时能拖动纸带沿木板做匀速运动（如图2），垫高木板的目的是平衡小车受到的阻力及其它阻力；
（3）实验中为了把重物（包括托盘）的总重量作为牵引小车的外力，必须使重物的质量远小于（选填‘大于’、‘小于’、‘远大于’、‘远小于’）小车的质量．

Answer 1

分析 （1）根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上4与6点时小车的瞬时速度大小；根据匀变速直线运动的推论公式△s=aT²可以求出加速度的大小；
（2）本实验中要求用盘和砝码的重力等效代替绳子的拉力，故应保证小车受到的合力等于绳子对小车的拉力，根据平衡摩擦力的方法求解；
（3）在重物质量远小于小车质量的情况下，可以近似认为小车受到的拉力等于重物受到的重力；

解答 解：（1）根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，得
${v}_{4}^{\;}=\frac{{x}_{4}^{\;}+{x}_{5}^{\;}}{2T}=\frac{2.88cm+3.39cm}{2×0.1s}=31cm/s=0.31m/s$
根据匀变速直线运动的推论公式$△x=a{T}_{\;}^{2}$可以求出加速度的大小，得
$a=\frac{（{x}_{4}^{\;}+{x}_{5}^{\;}+{x}_{6}^{\;}）-（{x}_{1}^{\;}+{x}_{2}^{\;}+{x}_{3}^{\;}）}{（3T）_{\;}^{2}}$
代入数据，解得：$a=\frac{2.88cm+3.39cm+3.87cm-1.40cm-1.90cm-2.38cm}{（3×0.1s）_{\;}^{2}}$=$50cm/{s}_{\;}^{2}=0.50m/{s}_{\;}^{2}$
（2）为了平衡摩擦力，必须在长木板远离滑轮的一端下面垫一块木板，反复移动木板的位置，直至小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板做匀速运动．
（3）当重物总质量远小于小车质量时，可以近似认为小车所受的拉力等于重物的重力．
故答案为：（1）0.31     0.50   （2）匀速    平衡小车受到的阻力及其它阻力   （3）远小于

点评 解决实验问题的关键是明确实验原理，同时熟练应用基本物理规律解决实验问题，知道为什么盘和砝码的总质量远小于小车的质量时盘和砝码的重力可以认为等于小车的拉力，对于基本知识规律不但明白是什么还要知道为什么．