Question

圖1是某興趣小組同學設(shè)計的實驗裝置，
（1）若木板水平放置，物塊在重物的牽引下開始運動，重物落地后，物塊再運動一段距離停在木板上（尚未到達滑輪處），該小組同學利用勻減速直線運動規(guī)律測木板動摩擦因數(shù)．從紙帶上便于測量的點開始，相鄰計數(shù)點間的距離如圖2所示，相鄰計數(shù)點間還有4個記錄點未畫出．打點計時器電源的頻率為50Hz．
①通過分析紙帶數(shù)據(jù)，可判斷物塊在兩相鄰計數(shù)點

 

之間某時刻開始減速．
②計數(shù)點5對應(yīng)的速度大小為

 

m/s，計數(shù)點8對應(yīng)的速度大小為

 

m/s．（保留三位有效數(shù)字）
③物塊減速運動過程中加速度的大小為a=

 

m/s²，若用

a

g

來計算物塊與木板間的動摩擦因數(shù)（g取10m/s²），則計算結(jié)果μ=

 

 （保留三位有效數(shù)字）．
（2）若該小組同學想利用此裝置，探究重物落地前，物塊在重物牽引下運動的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，則下列做法正確的是

 

（填字母代號）
A．調(diào)節(jié)滑輪的高度，使牽引物塊的細繩與長木板保持平行
B．在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡物塊受到的滑動摩擦力時，要將重物拴在木塊上
C．實驗時，先放開物塊再接通打點計時器的電源
D．通過增減物塊上的砝碼改變質(zhì)量時，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度．

Answer 1

分析：（1）①由紙帶兩個點之間的時間相同，若位移逐漸增大，表示物體做加速運動，若位移逐漸減小，則表示物體做減速運動；
②用平均速度代替瞬時速度的方法求解瞬時速度；
③用作差法求解減速過程中的加速度，再由μ=

a

g

表達式，從而可求出動摩擦因數(shù)；
（2）實驗要保證拉力等于小車受力的合力，要平衡摩擦力，細線與長木板平行，雖然物塊的質(zhì)量改變，導致摩擦力改變，但重力沿著斜面的分力也增大，所以仍處于平衡狀態(tài)．

解答：解：①從紙帶上的數(shù)據(jù)分析得知：在點計數(shù)點6之前，兩點之間的位移逐漸增大，是加速運動，在計數(shù)點7之后，兩點之間的位移逐漸減小，是減速運動，所以物塊在相鄰計數(shù)點6和7之間某時刻開始減速；
②v₅=

x46

2T

=

0.1101+0.0900

0.2

=1.00m/s
v₈=

x79

2T

=

0.0861+0.1060

0.2

m/s=0.961m/s
③由紙帶可知，計數(shù)點7往后做減速運動，根據(jù)作差法得：
a=

x9～11-x7～9

(2T)2

=

6.60+4.60-8.60-10.60

(2×0.1)2

×10-2m/s2=-2.00m/s²．
若用

a

g

來計算物塊與木板間的動摩擦因數(shù)，則有：μ=

a

g

=

2.00

10

m/s2=0.200m/s2；
（2）：①A、調(diào)節(jié)滑輪的高度，使牽引木塊的細繩與長木板保持平行，否則拉力不會等于合力，故A正確；
B、在調(diào)節(jié)模板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時，不應(yīng)懸掛“重物”，故B選項錯誤；  
C、打點計時器要“早來晚走”即實驗開始時先接通打點計時器的電源待其平穩(wěn)工作后再釋放木塊，而當實驗結(jié)束時應(yīng)先控制木塊停下再停止打點計時器，故C選項錯誤； 
D平衡摩擦力后，有mgsinθ=μmgcosθ，即μ=tanθ，與質(zhì)量無關(guān)，故通過增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度，故D正確；
所以選：AD；
故答案為：（1）①6和7之間；
②1.00，0.961；
③2.00m/s²，μ=0.200．
（2）AD

點評：（1）考查要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實驗問題的能力，在平時練習中要加強基礎(chǔ)知識的理解與應(yīng)用，注意有效數(shù)字．
（2）本題主要考察“驗證牛頓第二定律”的實驗，要明確實驗原理，特別是要明確系統(tǒng)誤差的來源，知道減小系統(tǒng)誤差的方法．