Question

14．（1）如圖1所示為某同學(xué)所安裝的“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)裝置．

①在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中，為了使小車受到合外力等于砝碼和砝碼盤的總重量，通常采用如下兩個(gè)措施：
A．平衡摩擦力：將長(zhǎng)木板無(wú)滑輪的一端下面墊一小木塊，反復(fù)移動(dòng)木塊的位置，直到小車在砝碼盤的拉動(dòng)下帶動(dòng)紙帶與小車一起做勻速直線運(yùn)動(dòng)；
B．在調(diào)整砝碼多少的過(guò)程中，要保證砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量M．
以上哪一個(gè)措施中有何重大錯(cuò)誤？（說(shuō)明錯(cuò)誤點(diǎn)）
②如圖2是上述實(shí)驗(yàn)打出的一條紙帶，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期是0.02s，結(jié)合圖中給出的數(shù)據(jù)（單位cm），求出小車運(yùn)動(dòng)加速度的大小為4.0m/s²，并求出紙帶中P點(diǎn)瞬時(shí)速度大小為2.6m/s（計(jì)算結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）
（2）某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖（a）所示的實(shí)驗(yàn)裝置，通過(guò)改變重物的質(zhì)量，利用計(jì)算機(jī)可得滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象．他們?cè)谲壍浪�平和傾斜的兩種情況下分別做了實(shí)驗(yàn)，得到了兩條a-F圖線，如圖（b）所示．

①圖線甲是在軌道左側(cè)抬高成為斜面情況下得到的（選填“甲”或“乙”）；
②滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量m=0.5kg；滑塊和軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1．

Answer 1

分析 （1）應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論可以求出加速度與瞬時(shí)速度．
（2）知道滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象斜率等于滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量的倒數(shù)．
對(duì)滑塊受力分析，根據(jù)牛頓第二定律求解．

解答 解：（1）②由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論△x=at²可知，加速度：a=$\frac{{x}_{4}-{x}_{1}+{x}_{5}-{x}_{2}+{x}_{6}-{x}_{3}}{9{t}^{2}}$=$\frac{（9.68+10.33+10.95）×1{0}^{-2}m-（7.74+8.41+9.05）×1{0}^{-2}m}{9×（2×0.02s）^{2}}$=4.0m/s²，
紙帶中P點(diǎn)瞬時(shí)速度大�。簐=$\frac{{x}_{5}}{2T}$=$\frac{10.33×1{0}^{-2}m}{2×0.02s}$≈2.6m/s；
（2）①由圖象可知，當(dāng)F=0時(shí)，a≠0．也就是說(shuō)當(dāng)繩子上沒(méi)有拉力時(shí)小車就有加速度，該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中平衡摩擦力過(guò)大，即傾角過(guò)大，平衡摩擦力時(shí)木板的右端墊得過(guò)高．所以圖線甲是在軌道右側(cè)抬高成為斜面情況下得到的．
②由牛頓第二定律得：a=$\frac{F-μmg}{m}$=$\frac{1}{m}$F-μg，由圖乙所示圖象可知，圖象斜率：k=$\frac{1}{m}$，質(zhì)量：m=$\frac{1}{k}$=$\frac{1}{\frac{0-（-2）}{1}}$0.5kg，圖象的截距：b=μg，動(dòng)摩擦因數(shù)：μ
$\frac{g}$=$\frac{1}{10}$=0.1；
故答案為：（1）②4.0；2.6；（2）①甲；②0.5；0.1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、考查了求加速度與速度、質(zhì)量、動(dòng)摩擦力因數(shù)問(wèn)題，掌握基礎(chǔ)知識(shí)、應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論可以解題；處理圖象問(wèn)題時(shí)求出圖線的函數(shù)表達(dá)式是解題的關(guān)鍵．