Question

(10分)图甲是利用打点计时器测量小车沿斜面下滑时所受阻力的示意图．小车拖着纸带在斜面上下滑时，打出的一段纸带如图乙所示，其中O为小车开始运动时打出的点，设小车在斜面上运动时所受阻力恒定。

⑴已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，由纸带分析可知小车下滑的加速度a＝      m/s²，打E点时小车速度v_E＝      m/s(结果保留两位有效数字)；

⑵为了求出小车在下滑过程中所受的阻力，可运用牛顿运动定律或动能定理求解，在这两种方案中除知道小车下滑的加速度a、打E点时速度v_E、小车质量m、重力加速度g外，利用米尺、三角板还需要测量哪些物理量，列出阻力的表达式。

方案一：需要测量的物理量                ，阻力的表达式(用字母表示)                      ；

方案二：需要测量的物理量                ，阻力的表达式(用字母表示)                      。

 

Answer 1

【答案】

⑴4.1m/s²，2.5m/s；⑵方案一：斜面的长度L和高度H，f＝mg－ma；方案二：纸带OE段的长度s，斜面的长度L和高度H，f＝mg－。

【解析】

试题分析：⑴根据匀变速直线运动相邻相等时间内的位移之差相等可知，小车下滑的加速度a＝×10^－2m/s²＝4.1m/s²，根据匀变速直线运动的中间时刻点的速度等于平均速度及平均速度定义式可知，打E点时小车速度v_E＝×10^－2m/s＝2.5m/s

若运用牛顿运动定律求解，则需要知道斜面的倾角，由于器材中没有量角器，因此需要测量斜面的长度L和高度H，根据牛顿第二定律有：mg－f＝ma，解得：f＝mg－ma，若运用动能定理求解，则需要知道纸带OE段的长度，及OE段对应的小车下降的高度，因此需要测量纸带OE段的长度s，斜面的长度L和高度H，根据动能定理有：mgs－fs＝－0，解得：f＝mg－

考点：本题以测量小车沿斜面下滑时所受阻力为素材，主要考查了牛顿运动定律、动能定理的应用和纸带处理，实验探究的能力问题，属于中档题。