Question

(10分)圖甲是利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量小車沿斜面下滑時(shí)所受阻力的示意圖．小車拖著紙帶在斜面上下滑時(shí)，打出的一段紙帶如圖乙所示，其中O為小車開始運(yùn)動(dòng)時(shí)打出的點(diǎn)，設(shè)小車在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力恒定。

⑴已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率為50Hz，由紙帶分析可知小車下滑的加速度a＝      m/s²，打E點(diǎn)時(shí)小車速度v_E＝      m/s(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)；

⑵為了求出小車在下滑過程中所受的阻力，可運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律或動(dòng)能定理求解，在這兩種方案中除知道小車下滑的加速度a、打E點(diǎn)時(shí)速度v_E、小車質(zhì)量m、重力加速度g外，利用米尺、三角板還需要測(cè)量哪些物理量，列出阻力的表達(dá)式。

方案一：需要測(cè)量的物理量                ，阻力的表達(dá)式(用字母表示)                      ；

方案二：需要測(cè)量的物理量                ，阻力的表達(dá)式(用字母表示)                      。

 

Answer 1

【答案】

⑴4.1m/s²，2.5m/s；⑵方案一：斜面的長(zhǎng)度L和高度H，f＝mg－ma；方案二：紙帶OE段的長(zhǎng)度s，斜面的長(zhǎng)度L和高度H，f＝mg－。

【解析】

試題分析：⑴根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)相鄰相等時(shí)間內(nèi)的位移之差相等可知，小車下滑的加速度a＝×10^－2m/s²＝4.1m/s²，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的中間時(shí)刻點(diǎn)的速度等于平均速度及平均速度定義式可知，打E點(diǎn)時(shí)小車速度v_E＝×10^－2m/s＝2.5m/s

若運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解，則需要知道斜面的傾角，由于器材中沒有量角器，因此需要測(cè)量斜面的長(zhǎng)度L和高度H，根據(jù)牛頓第二定律有：mg－f＝ma，解得：f＝mg－ma，若運(yùn)用動(dòng)能定理求解，則需要知道紙帶OE段的長(zhǎng)度，及OE段對(duì)應(yīng)的小車下降的高度，因此需要測(cè)量紙帶OE段的長(zhǎng)度s，斜面的長(zhǎng)度L和高度H，根據(jù)動(dòng)能定理有：mgs－fs＝－0，解得：f＝mg－

考點(diǎn)：本題以測(cè)量小車沿斜面下滑時(shí)所受阻力為素材，主要考查了牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)能定理的應(yīng)用和紙帶處理，實(shí)驗(yàn)探究的能力問題，屬于中檔題。