Question

【題目】在“驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1甲所示，有一位同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)測量作出了圖1乙種的 A 圖線．試分析：

①A 圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是_____；

②A 圖線上部彎曲的原因是_____．若打點(diǎn)計(jì)時器接在 50Hz 的低壓交變電源上，該同學(xué)在打出的紙帶上按打點(diǎn)的先后順序每 5 點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn)，共取了 A、B、C、D、E、F 六個計(jì)數(shù)點(diǎn)（每相鄰兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個點(diǎn)）．從A 點(diǎn)開始在每一個計(jì)數(shù)點(diǎn)處將紙帶剪開分成五段（分別為 a、b、c、d、e 段），將這五段紙帶由長到短緊靠但不重疊地粘在 xOy 坐標(biāo)系中，如圖2所示．

③若把每一段紙帶的右上端連接起來，結(jié)果得到一條傾斜的直線，如圖所示，由圖可知紙帶做_____運(yùn)動，且直線與 x方向夾角越大，說明紙帶運(yùn)動的加速度_____（填“越大”或“越小”）．

④從第一個計(jì)數(shù)點(diǎn) A 開始計(jì)時，為求出 0.25s 時刻紙帶的瞬時速度，需要測出哪一段紙帶的長度？答：_____（填 a、b、c、d、e）

⑤若測得a 段紙帶的長度為2.0cm，e段紙帶的長度為10.0cm，則可求出加速度的大小為_____．

Answer 1

【答案】 ①沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足； ②砝碼質(zhì)量太大； ③勻減速； 越大； ④c； ⑤2.0m/s2．

【解析】①由圖乙所示圖象可知，當(dāng)拉力大到一定值時才產(chǎn)生加速度，說明小車受到的合力小于細(xì)線的拉力，這是由于沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足造成的．

②當(dāng)砝碼和砝碼盤的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時可以近似認(rèn)為小車受到的拉力等于砝碼和砝碼盤的重力，如果砝碼和砝碼盤的質(zhì)量太大，小車受到的拉力明顯小于砝碼和砝碼盤的重力，a﹣F圖象發(fā)生彎曲．

③紙帶剪接后，水平方向每條寬度相同，正好與時間對應(yīng)，豎直長度為相鄰相等時間的位移，由于△x=aT2，紙帶長度差相等，變化規(guī)律恰好與速度一樣．圖線可看作v﹣t圖象，即速度均勻減少，小車做勻減速運(yùn)動，圖象斜率越大，加速度越大．

④求0.25s的速度，即求0.2～0.3s內(nèi)的平均速度，0.2～0.3s內(nèi)的位移恰好是紙帶C段對應(yīng)的長度．

⑤電源頻率為50Hz，每 5 點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn)，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔：t=0.02×5=0.1s，由勻變速直線運(yùn)動的推論：△x=aT2可知，加速度：a==﹣2.0m/s2，加速度大小為：2.0m/s2．