Question

8．某學校實驗小組用圖①所示的實驗裝置驗證牛頓第二定律（交變電流的頻率為50Hz）．

（1）如圖②所示是某小組在實驗中，由打點計時器得到的一條清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計數點的時間間隔為T=0.10s，其中s₁=4.31cm、s₂=4.81cm、s₃=5.33cm、s₄=5.82cm、s₅=6.30cm、s₆=6.80cm，則打下A點時小車的瞬時速度大小是0.56 m/s，小車運動的加速度的大小是0.46m/s²（計算結果保留兩位有效數字）．
（2）另一小組在該實驗中得到了如圖所示的a-F的圖線．從圖中可以發現實驗操作中存在的問題可能是AB．
A．實驗沒有平衡摩擦力              
B．實驗中平衡摩擦力時木板傾角過小
C．實驗中平衡摩擦力時木板傾角過大  
D．實驗中小車質量太大
E．實驗中砂桶和砂的質量太大．

Answer 1

分析 （1）紙帶實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度．
（2）根據所畫圖象的特點，明確兩坐標軸的含義，可正確解答．

解答 解：（1）利用勻變速直線運動的推論得：
v_A=$\frac{{s}_{3}+{s}_{4}}{2T}=\frac{0.0533+0.0582}{0.2}=0.56$m/s
由于相鄰的計數點間的位移之差不等，故采用逐差法求解加速度．
S₆-S₃=3a₁T²             ①
S₅-S₂=3a₂T²             ②
S₄-S₁=3a₃T²             ③
a=$\frac{{a}_{1}+{a}_{2}+{a}_{3}}{3}$④
聯立①②③④帶入數據解得：a=0.46m/s²
（2）由該圖象可知，開始有外力F時，物體的加速度仍為零，因此該實驗操作中可能沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不夠，故A、B正確，C、D、E錯誤．
故選AB．
故答案為：（1）0.56；0.46；（2）AB

點評 對于基本實驗儀器不光要了解其工作原理，還要從實踐上去了解它，自己動手去實際操作，達到熟練使用的程度．描點法畫圖象時，注意將所有點盡量用一直線穿過，不能穿過的均勻分布在直線的兩側；在該實驗中通過將木板一端適當墊高的辦法來平衡摩擦力，這是必須進行的操作．