Question

【題目】為了“探究做功與速度變化的關系”，現提供如圖所示實驗裝置。

以下為該實驗中的部分內容：

（1）在實驗中，得到一條如圖所示的紙帶，已知相鄰計數點間還有四個點未畫出，打點計時器的頻率為50Hz，且間距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出分別為3.09cm、3.43cm、3.77cm、4.10cm、4.44cm、4.77cm，則小車的加速度大小為_____m/s2，小車在打點計時器打下F點時的速度大小為_____m/s(結果保留兩位有效數字)。

（2）由于該實驗中小車的質量和阻力未知，由另一組同學設計了以下實驗來測算小車的質量和小車在水平長木板上運動時所受的阻力，實驗中保持小車質量一定，且遠大于砝碼盤及盤中砝碼的總質量，他們在軌道水平及傾斜兩種情況下分別做了實驗，得到了兩條a－F圖線。如圖所示，圖線_____是在軌道傾斜情況下得到的(填“①”或“②”)。由圖像可求得小車的質量m=_____kg，小車在水平運動時所受到的阻力f=________N。

Answer 1

【答案】(1)0.34， 0.46　 (2)① 0.5 0.1

【解析】

（1）由勻變速運動的規律得：

s4-s1=3aT2
s5-s2=3aT2
s6-s3=3aT2
聯立得：（s4+s5+s6）-（s1+s2+s3）=9aT2
解得：
小車在打點計時器打下F點時的速度大小為

（2）由圖象可知，當F=0時，a≠0．也就是說當繩子上沒有拉力時小車就有加速度，該同學實驗操作中平衡摩擦力過大，即傾角過大，平衡摩擦力時木板的右端墊得過高。所以圖線①是在軌道右側抬高成為斜面情況下得到的。
根據F=ma得a-F圖象的斜率k=，由a-F圖象得圖象斜率k=2，所以m=0.5kg。圖像②是在水平軌道運動得到的圖像，由圖像可知當F=0.1N時小車才有加速度，可知小車在水平軌道上所受的阻力f=0.1N.