Question

4．为了探究加速度与力、质量的关系，某实验小组设计了如下图（甲）所示的实验装置：一个木块放在水平长木板上，通过细线跨过定滑轮与钩码相连，木块另一端与纸带相连，在钩码牵引下，木块向左运动，钩码落地后，木块做匀减速运动．打出的纸带如图（乙）所示（之间各有一个点没标出），不计纸带所受到的阻力．交流电频率为50Hz，重力加速度g取10m/s²．

①木块加速阶段的加速度为1.5m/s²；（本题计算结果保留2位有效数字）
②木块减速阶段的加速度为1.0m/s²，木块与木板间的动摩擦因数μ=0.1；
③某同学发现在实验中未平衡木块与木板间的摩擦力，接着他断开打点计时器的电源，
同时还采取如下措施：
a．取下钩码；
b．将木板右端垫高，使木块沿木板下滑；
c．判断已平衡好摩擦力的标准是与木块相连的纸带打出的点间隔均匀．

Answer 1

分析 ①利用匀变速运动的推论△x=at²求出木块加速阶段的加速度；
②利用匀变速运动的推论△x=at²求出木块减速阶段的加速度；重物落地后，木块受到的合力等于滑动摩擦力，由牛顿第二定律可以求出动摩擦因数；
③平衡摩擦力时不能悬挂重物．并根据平衡摩擦力后的现象确定答案．

解答 解：由图乙所示纸带可知，计数点间的时间间隔为：t=0.02s×2=0.04s；
①木块加速阶段的加速度约为：a=$\frac{△s}{{t}^{2}}$=$\frac{0.0156-0.0132}{（0.04）^{2}}$=1.5m/s²；
②木块做减速运动时加速度约为：a′=$\frac{△s′}{{t}^{2}}$=$\frac{0.0148-0.0164}{（0.04）^{2}}$=-1.0m/s²，
由牛顿第二定律得：-μmg=ma′，
解得动摩擦因数为：μ=0.10；
③平衡木块与木板间的摩擦力时，应当取下钩码，将木板右端垫高，使木块沿木板匀速下滑；若有效平衡掉摩擦力后，物体将做匀速直线运动，则纸带打出的点迹是均匀的．
故答案为：①1.5；②1.0，0.1；③取下钩码．右．与木块相连的纸带打出的点间隔均匀（或木块在木板上匀速运动）

点评 该题考查加速度的计算，解答实验问题的关键是正确理解实验原理，加强基本物理知识在实验中的应用，同时不断提高应用数学知识解答物理问题的能力．