Question

用如图1所示的实验装置来验证牛顿第二定律，为消除摩擦力的影响，实验前必须平衡摩擦力．
（1）某同学平衡摩擦力时是这样操作的：将小车静止地放在水平长木板上，把木板不带滑轮的一端慢慢垫高，如图2，直到小车由静止开始沿木板向下滑动为止．请问这位同学的操作是否正确？答：

 

．（填正确或错误）
（2）如果这位同学按如（1）中的操作，然后不断改变对小车的拉力F，他得到M（小车质量）保持不变情况下的a-F图线是图3中的

 

（将选项代号的字母填在横线上）．
（3）打点计时器使用的交流电频率f=50Hz．图4是某同学在正确操作下获得的一条纸带，A、B、C、D、E每两点之间还有4个点没有标出．写出用s₁、s₂、s₃、s₄以及f来表示小车加速度的计算式：a=

 

．根据纸带所提供的数据，算得小车的加速度大小为

 

 m/s²（结果保留两位有效数字）．

Answer 1

分析：（1）小车由静止下滑，说明重力沿斜面的分力大于摩擦力，因此平衡过度，当小车带动纸带匀速下滑时说明平衡摩擦力；
（2）正确的a-F图象应该是过原点的直线，由于平衡摩擦力过度，因此图象在纵轴上有截距，
（3）根据连续相等时间内的位移之差是一恒量，运用逐差法求出加速度的大小．

解答：解：（1）小车由静止下滑，说明重力沿斜面的分力大于摩擦力，因此平衡过度，所以该同学的操作错误，
正确的操作应该为给小车一个初速度，小车能够带动纸带匀速下滑．
（2）如果这位同学先如（1）中的操作，导致平衡摩擦力过度，因此当小车上还没有挂砂和砂桶时，小车应该就已经有加速度了，故C正确，A、B、D错误．
故选：C．
（3）根据△x=aT²，运用逐差法得，a=

(s3+s4)-(s1+s2)

4T2

，
因为斜率计数点间的时间间隔T=

5

f

，代入解得a=

[(s3+s4)-(s1+s2)]f2

100

．
代入数据解得a=

(2.41+3.03-1.21-1.83)×10-2×502

100

≈0.60m/s²．
故答案为：（1）错误，（2）C，（3）

[(s3+s4)-(s1+s2)]f2

100

，0.60．

点评：解决本题的关键掌握平衡摩擦力的方法，注意平衡摩擦力时，不能将砂桶与小车相连挂在滑轮上．以及掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度和加速度．