Question

【題目】在“探究加速度與合外力關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，某興趣小組重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，并進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)步驟：

①細(xì)繩一端系在小車上，另一端繞過定滑輪后掛一個(gè)小砝碼盤（不計(jì)繩與滑輪間的摩擦）．

②在盤中放入質(zhì)量為m的砝碼，用活動(dòng)支柱將木板裝有定滑輪的一端墊高，調(diào)整木板傾角．恰好使小車沿木板勻速下滑．

③保持木板傾角不變，取下砝碼盤，將紙帶與小車相連，并穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源后，釋放小車．

④取下紙帶后，記錄砝碼和砝碼盤的質(zhì)量m+m0和對(duì)應(yīng)的小車加速度a。

⑤改變盤中砝碼的質(zhì)量，重復(fù)②③④步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．

回答下列問題

(1)實(shí)驗(yàn)中用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條較理想的紙帶，紙帶上A、B、C、D、E為無個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.1 s，各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離如圖中所示，單位是cm。小車的加速度為____ m/s2，D點(diǎn)的速度為____m/s(保留3位有效數(shù)字)．

(2)在上述步驟④中，如果只記錄砝碼的質(zhì)量，其他步驟與計(jì)算都正確的情況下，得到的圖像是圖中____．（填“甲”或“乙”）

(3)你認(rèn)為本次實(shí)驗(yàn)中小車的質(zhì)量是否需要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于砝碼的質(zhì)量__(填“是”或“否”）

(4)本實(shí)驗(yàn)中是否要平衡摩擦力__(填“是”或“否”）

Answer 1

【答案】 乙 否 否

【解析】（1）根據(jù)△x=aT2可得： ，D點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于CE之間的平均速度，即： 。

（2）應(yīng)該記錄砝碼和砝碼盤的質(zhì)量m+m0，如果只記錄砝碼的質(zhì)量，將會(huì)使不加砝碼時(shí)也存在合外力，即在外力為零時(shí)，加速度不為零，故選乙。

（3）當(dāng)物體小車勻速下滑時(shí)有：mgsinθ=f+（m+m0）g，當(dāng)取下細(xì)繩和砝碼盤后，由于重力沿斜面向下的分力mgsinθ和摩擦力f不變，因此其合外力為（m+m0）g，由此可知該實(shí)驗(yàn)中不需要砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。

（4）當(dāng)物體小車勻速下滑時(shí)有：mgsinθ=f+（m+m0）g，當(dāng)取下細(xì)繩和砝碼盤后，由于重力沿斜面向下的分力mgsinθ和摩擦力f不變，因此其合外力為（m+m0）g，所以本實(shí)驗(yàn)中不否要平衡摩擦力。