Question

2．某同学用如图甲的装置来研究牛顿第二定律．

①实验需用沙和沙桶的总重力表示小车受到的合力，则除平衡摩擦力外，还必须满足的实验条件是小车的质量远大于沙和沙桶的质量（填“远小于”、“远大于”或“等于”）．
②如图乙是某次实验打出的一条纸带，O为起点，A、B、C为三个相邻的计数点，相邻的计数点之间有四个点没有标出，有关数据如图所示，电源频率为50Hz．则小车的加速度为 a=0.20m/s²，打B点时小车的速度v_B=0.17m/s （均保留2位有效数字）．
③实验中纸带的左（填“左”或“右”）端与小车相连接．
④某同学根据实验数据画出了图丙，从图线可知该同学操作过程中可能平衡摩擦力不够（填“平衡摩擦力不够”或“平衡摩擦力过度”）．

Answer 1

分析 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，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上B点时小车的瞬时速度大小，根据实验中小车越来越快判断哪端与小车相连，由该图象可知，开始有外力F时，物体的加速度仍为零，因此该实验操作中可能没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够．

解答 解：①设绳子上拉力为F，对小车根据牛顿第二定律有：F=Ma，对沙和沙桶有：mg-F=ma，由此解得：F=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，由此可知当M＞＞时，沙和沙桶的重力等于绳子的拉力
②根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT²可得：a=$\frac{{x}_{C}-{x}_{B}-（{x}_{B}-{x}_{A}）}{{T}^{2}}=\frac{0.084-0.066-（0.066-0.05）}{0.01}$=0.20m/s²，
打B点时小车的速度为v_B=$\frac{{x}_{C}-{x}_{A}}{2T}=\frac{0.084-0.05}{0.2}$=0.17m/s，
③实验中小车越来越快，故纸带的左端与小车相连接．
④由该图象可知，开始有外力F时，物体的加速度仍为零，因此该实验操作中可能没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够．
故答案为：①远大于；②0.20，0.17；③左；④平衡摩擦力不够．

点评 本题考查了实验注意事项、实验数据处理等问题，注意运动中小车的拉力近似等于沙和沙桶的总重力的条件，是解题的关键．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．