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5.“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示.已知沙和桶的總質(zhì)量為m,小車(chē)總質(zhì)量為M.

(1)在裝置長(zhǎng)木板時(shí),應(yīng)在長(zhǎng)木板上的不帶定滑輪一端下面墊一塊木板.反復(fù)移動(dòng)木板的位置,直到小車(chē)在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí),可以保持勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài),這樣做的目的是平衡摩擦力
(2)在M>>m條件下,可以認(rèn)為繩對(duì)小車(chē)的拉力近似等于沙和沙桶的總重力.
(3)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,打出了一條紙帶如圖2所示.計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s.從比較清晰的點(diǎn)起,每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離.打第2個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度v=0.36m/s,該小車(chē)的加速度a=0.16m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

分析 (1)木板與小車(chē)間有摩擦力,為了減小誤差,需要平衡掉摩擦力,即墊高木板左端,使摩擦力與重力沿斜面向下的分力相等;
(2)根據(jù)牛頓第二定律分別對(duì)整體和砂和砂桶列方程可找出繩子的張力和砂和砂桶重力的關(guān)系,從而可分析出繩子對(duì)車(chē)的拉力大小等于沙和沙桶的重力的條件;
(3)小車(chē)做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),可利用勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的推論△x=aT2求解加速度.

解答 解:(1)木板與小車(chē)間有摩擦力,為了減小誤差,需要平衡掉摩擦力,即墊高木板左端,使摩擦力與重力沿斜面向下的分力相等;
(2)以整體為研究對(duì)象有mg=(m+M)a
解得:a=mgM+m
以M為研究對(duì)象有繩子的拉力
F=Ma=MmgM+m
顯然要有F=mg必有m+M=M,故有M>>m,即只有M>>m時(shí)才可以認(rèn)為繩對(duì)小車(chē)的拉力大小等于盤(pán)和盤(pán)中砝碼的重力.
(3)打第2個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度v=x132T=0.0352+0.03680.2=0.36m/s,
由:△x=aT2得:
a=0.03680.03520.01=0.16m/s2
故答案為:(1)平衡摩擦力;(2)M>>m;(3)0.36;0.16.

點(diǎn)評(píng) 對(duì)于實(shí)驗(yàn)我們要明確實(shí)驗(yàn)原理、具體實(shí)驗(yàn)操作以及數(shù)據(jù)處理等,同時(shí)要清楚每一項(xiàng)操作存在的理由,還要會(huì)分析實(shí)驗(yàn)誤差,數(shù)據(jù)處理時(shí)注意單位的換算和有效數(shù)字的保留.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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(1)粒子的速度v;
(2)速度選擇器的電壓U2;
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(1)若木板被固定,某人以恒力F=4N向下拉繩,則小木塊滑離木板時(shí)的速度大�。�
(2)若不固定木板,某人仍以恒力F=4N向下拉繩,則小木塊滑離木板時(shí)的速度大�。�
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