题目内容

19．学校实验小组在“验证牛顿第二定律”的实验中，图甲为实验装置简图．（所用交变电流的频率为50Hz）．

（1）同学们在进行实验时，为了减小实验时的系统误差，使分析数据时可以认为砂桶的重力等于小车所受的合外力，你认为应采取的措施有：①将长木板一端垫起，让小车重力沿斜面的分力平衡摩擦阻力；②小车质量远大于沙桶的总质量
（2）某同学利用图甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律．物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上（尚未到达滑轮处）．从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图乙所示．打点计时器电源的频率为50Hz．
①通过分析纸带数据，可判断物块在相邻计数点6和7之间某时刻开始减速．
②计数点5对应的速度大小为1.00m/s，计数点6对应的速度大小为1.20m/s．（保留三位有效数字）．
③物块减速运动过程中加速度的大小为a=2.00m/s2，若用$\frac{a}{g}$来计算物块与桌面间的动摩擦因数（g为重力加速度），则计算结果比动摩擦因数的真实值偏大（填“偏大”或“偏小”）．

分析 （1）明确从对小车受力分析不难得出若使小车受到的合力等于绳子的拉力就必须首先平衡摩擦力；若要使绳子拉力等于沙桶的重力则必须满足小车质量远大于沙桶的总质量．
（2）①由纸带两个点之间的时间相同，若位移逐渐增大，表示物体做加速运动，若位移逐渐减小，则表示物体做减速运动；
②用平均速度代替瞬时速度的方法求解瞬时速度；
③用作差法求解减速过程中的加速度；

解答 解：（1）若使小车受到的合力为绳子的拉力，对小车受力分析可知应进行平衡摩擦力，即应采取①：将长木板一端垫起，让小车重力沿斜面的分力平衡摩擦阻力；
若使绳子拉力等于沙桶的重力，应采取②：小车质量远大于沙桶的总质量．
（2）
①从纸带上的数据分析得知：在点计数点6之前，两点之间的位移逐渐增大，是加速运动，在计数点7之后，两点之间的位移逐渐减小，是减速运动，所以物块在相邻计数点6和7之间某时刻开始减速；
②v5=$\frac{{x}_{46}}{2T}$=$\frac{0.1101+0.09}{0.2}$=1.00m/s
v6=$\frac{{x}_{57}}{2T}$=$\frac{0.1101+0.1228}{0.2}$m/s=1.20m/s
③由纸带可知，计数点7往后做减速运动，根据作差法得：
a=$\frac{{x}_{9～11}-{x}_{7～9}}{（2T）^{2}}$=-2.00m/s2．
在减速阶段产生的加速度的力是滑动摩擦力和纸带受的阻力，所以计算结果比动摩擦因素的真实值偏大．
故答案为：（1）将长木板一端垫起，让小车重力沿斜面的分力平衡摩擦阻力；小车质量远大于沙桶的总质量；
（2）①6；7；②1.00；1.20；③2.00，偏大．

点评 对牛顿第二定律实验应明确平衡摩擦力和要求小车的质量远大于沙桶总质量的含义；要注意单位的换算和有效数字的保留．能够运用逐差法求解加速度．
要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用．

练习册系列答案
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