实验题用如图1所示的实验装置验证牛顿第二定律.(1)完成平衡摩擦力的相关内容:(i)取下砂桶,把木板不带滑轮的一端垫高,

1个回答

  • 解题思路:(1、2)平衡摩擦力时轻推小车,若小车能够做匀速直线运动,则摩擦力得到平衡.根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出C点的速度,根据连续相等时间内的位移之差是一恒量求出小车的加速度.

    (3)根据动能定理分析答题;

    (4)用橡皮筋拉小车探究功与速度变化的关系,必须平衡摩擦力,让小车的速度增加仅仅是橡皮筋做功的结果;我们通过改变橡皮筋的条数来改变做功的多少,不用测量变力;小车的速度是加速段获得的最大速度即以后的匀速段的速度;

    小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力,要使拉力等于合力,需要采取平衡摩擦力的措施.

    (1)(i)平衡摩擦力时,取下砂桶,把木板不带滑轮的一端垫高,接通打点计时器电源,轻推小车,若小车拖着纸带做匀速直线运动,则摩擦力得到平衡.

    (ii)从纸带上看出,相等时间内位移越来越大,知小车做加速运动,需减小木板的倾角,直至小车做匀速直线运动,当纸带上打出的点迹间隔均匀,说明小车做匀速直线运动.

    (2)每打5个点取一个计数点,所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s,

    小车通过C点的速度vC=

    xBD

    2T=

    L3−L1

    2T=

    0.2787−0.0307

    0.2=1.24m/s.

    根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小,

    得:xCD-xAB=2a1T2

    xDE-xBC=2a2T2

    为了更加准确的求解加速度,我们对三个加速度取平均值

    得:a=[1/2](a1+a2

    解得:a=6.22m/s2

    (3)平衡摩擦力后,小车受到的合力为mg,合外力的功等于动能的变化,因此需要验证的表达式为:mgL=[1/2](M+m)vD2-[1/2](M+m)vB2

    (4)A、橡皮筋拉小车时的作用力是变力,我们不能求变力做功问题,但选用相同的橡皮筋,且伸长量都一样时,橡皮条数的关系就是做功多少的关系,因此,可以不需求出变力功的大小,就知道功的关系.所以A正确,B错误;

    C、当橡皮筋做功完毕小车应获得最大速度,由于平衡了摩擦力所以小车以后要做匀速运动,相邻两点间的距离基本相同.所以计算小车速度应该选择相邻距离基本相同的若干个点作为小车的匀速运动阶段,用这些点计算小车的速度.故C正确,D错误.

    E、小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力,要使拉力等于合力,则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力,故可以将长木板的一段垫高平衡小车所受的摩擦力,故E正确.

    故选:ACE

    故答案为:(1)(i)轻轻推动;(ii)减小;间隔均匀;

    (2)1.24,6.22;(3)mgL=[1/2](M+m)vD2-[1/2](M+m)vB2; (4)ACE

    点评:

    本题考点: 验证牛顿第二运动定律.

    考点点评: 解决本题的关键掌握平衡摩擦力的方法,纸带的处理.要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力,在平时练习中要加强基础知识的理解与应用.