Question

圖1是某興趣小組同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置，
（1）若木板水平放置，物塊在重物的牽引下開始運(yùn)動(dòng)，重物落地后，物塊再運(yùn)動(dòng)一段距離停在木板上（尚未到達(dá)滑輪處），該小組同學(xué)利用勻減速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律測木板動(dòng)摩擦因數(shù)．從紙帶上便于測量的點(diǎn)開始，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖2所示，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)記錄點(diǎn)未畫出．打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(jì)數(shù)點(diǎn)

 

之間某時(shí)刻開始減速．
②計(jì)數(shù)點(diǎn)5對應(yīng)的速度大小為

 

m/s，計(jì)數(shù)點(diǎn)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(yùn)動(dòng)過程中加速度的大小為a=

 

m/s²，若用

a

g

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

 

 （保留三位有效數(shù)字）．
（2）若該小組同學(xué)想利用此裝置，探究重物落地前，物塊在重物牽引下運(yùn)動(dòng)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?fàn)恳�物塊的細(xì)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(dòng)摩擦力時(shí)，要將重物拴在木塊上
C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開物塊再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源
D．通過增減物塊上的砝碼改變質(zhì)量時(shí)，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(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間相同，若位移逐漸增大，表示物體做加速運(yùn)動(dòng)，若位移逐漸減小，則表示物體做減速運(yùn)動(dòng)；
②用平均速度代替瞬時(shí)速度的方法求解瞬時(shí)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(dá)式，從而可求出動(dòng)摩擦因數(shù)；
（2）實(shí)驗(yàn)要保證拉力等于小車受力的合力，要平衡摩擦力，細(xì)線與長木板平行，雖然物塊的質(zhì)量改變，導(dǎo)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(diǎn)計(jì)數(shù)點(diǎn)6之前，兩點(diǎn)之間的位移逐漸增大，是加速運(yùn)動(dòng)，在計(jì)數(shù)點(diǎn)7之后，兩點(diǎn)之間的位移逐漸減小，是減速運(yùn)動(dòng)，所以物塊在相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)6和7之間某時(shí)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(jì)數(shù)點(diǎn)7往后做減速運(yùn)動(dòng)，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(jì)算物塊與木板間的動(dòng)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?fàn)恳�木塊的細(xì)繩與長木板保持平行，否則拉力不會(huì)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(dòng)摩擦力時(shí)，不應(yīng)懸掛“重物”，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；  
C、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要“早來晚走”即實(shí)驗(yàn)開始時(shí)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源待其平穩(wěn)工作后再釋放木塊，而當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)應(yīng)先控制木塊停下再停止打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，故C選項(xiàng)錯(cuò)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(shí)，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(diǎn)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(shí)驗(yàn)問題的能力，在平時(shí)練習(xí)中要加強(qiáng)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(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)，要明確實(shí)驗(yàn)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．