Question

14．某实验小组采用如图甲所示的装置验证牛顿第二定律时，小组成员经过讨论，决定在图示装置的基础上做一些改进，他们将拉力传感器固定在小车左侧，用不可伸长的细线将传感器通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到的拉力大小．
（1）改进后该小组在验证牛顿第二定律时需要（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力；不需要（填“需要”或“不需要）满足小车和传感器的质量之和远大于钩码质量．
（2）某次实验得到的一条纸带如图乙所示，在纸带上选择起始点O及多个计数点A、B、C、D、E、…，由各计数点刻度值可以求出对应时刻小车的瞬时速度v，则D点对应的速度大小为v_D=0.54m/s．（结果保留两位有效数字）

Answer 1

分析 （1）明确平衡摩擦力的方法及意义即可回答，根据实验原理可分析是否需要使钩码的总质量远小于小车和传感器的质量；
（2）D点的速度等于CE的平均速度，由图可读取CE的距离，然后可以算出平均速度．

解答 解：（1）垫起平面轨道的右端，让小车重力沿斜面向下的分力与它受到的摩擦力平衡，才能认为在实验中小车受到的合力等于拉力传感器的读数，所以需要平衡摩擦力，由于在实验前已平衡摩擦力，故拉力传感器的读数就等于小车受到的合外力，故不需要使钩码的总质量远小于小车和传感器的质量；
（2）D点的瞬时速度等于CE的平均速度，由图可得，CE的距离为：4.30cm，解得：${v}_{D}=\frac{CE}{△t}=\frac{0.0430}{0.08}=0.54m/s$．
故答案为：（1）需要；不需要；（2）0.54

点评 本题需要掌握好实验步骤，数据得读取和速度的计算，一般设计纸带问题，重要的就是数据读取和速度的计算，因此这两个知识点要掌握熟练．