Question

某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖1所示的裝置探究物體加速度與合力、質(zhì)量的關(guān)系．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先接通電源再松開小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)．小車的質(zhì)量為200g．
（1）實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)將木板的一端墊起以平衡摩擦力，平衡摩擦力的目的是

為了平衡摩擦力

．

（2）同學(xué)甲選取一條比較理想的紙帶（如圖2）做分析，并選取了其中一段AC，相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T．測量AB、BC間距離分別為x₁、x₂．則B點(diǎn)的瞬時(shí)速度v_B=

x1+x2

4T

，小車的加速度為

x2-x1

(2T)2

．（用已知量表示）
（3）甲、乙兩個(gè)同學(xué)在同一組做實(shí)驗(yàn)，甲同學(xué)認(rèn)為往砝碼盤加10g砝碼比較合適，而乙同學(xué)認(rèn)為加100g比較合適．你認(rèn)為他們兩人做法哪一個(gè)更好？設(shè)小車質(zhì)量為M，砝碼及砝碼盤質(zhì)量為m，請(qǐng)定量分析說明．

Answer 1

分析：1、小車受到重力、支持力、摩擦力和橡皮筋的拉力，要使拉力等于合力，必須使重力的下滑分量平衡摩擦力，使小車在不受拉力作用時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，沒有拉力的合力為0，重力的下滑力等于摩擦力；
2、勻變速直線運(yùn)動(dòng)在連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是一恒量，即△x=aT²；在某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，根據(jù)這兩個(gè)推論求出瞬時(shí)速度和加速度．

解答：解：（1）小車受到重力、支持力、摩擦力和橡皮筋的拉力，要使拉力等于合力，必須使重力的下滑力平衡摩擦力．
（2）根據(jù)在某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度得
v_B=

XAC

tAC

=

x1+x2

4T

根據(jù)△x=at²得
a=

XBC-XAB

t2

=

x2-x1

(2T)2

（3）以整體為研究對(duì)象有mg=（m+M）a
解得a=

mg

M+m

以M為研究對(duì)象有繩子的拉力F=Ma=

mg

1+ m M

顯然要有F=mg，故有M＞＞m，即只有M＞＞m時(shí)才可以認(rèn)為繩對(duì)小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力．
所以甲同學(xué)做法比較合適．
故答案為：（1）為了平衡摩擦力；
（2）

x1+x2

4T

，

x2-x1

(2T)2

；
（3）甲同學(xué)做法比較合適．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、求瞬時(shí)速度與加速度問題，掌握基礎(chǔ)知識(shí)、應(yīng)用勻變速運(yùn)動(dòng)的推論即可正確解題．