(18分)(1)用如图(甲)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(乙),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?如果不正确,应当如何进行?答: .
②如果这位同学先如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图线是下图中的 (填选项代号的字母).
③若交流电的频率为,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表达式:a= .
(2)某同学利用如图甲所示的实验装置测量重力加速度。
①请指出该同学在实验操作中存在的两处错误:
a ; b 。
②该同学经正确操作得到如图乙所示的纸带,取连续的六个点,测得h1、h2、h3、h4、h5.若打点的周期为T,则打E点时速度为vE= ;若分别计算出各计数点对应的速度数值,并在坐标系中画出v2与h的关系图线,如图丙所示,则重力加速度 g= m/s2.
(1)(9分)①错误,应该给小车一个初速度使小车能够匀速下滑(3分)
②C(3分) ③(3分)
(2)(9分)① a 打点计时器应该接交流电源(2分)
b 开始时重物应该靠近打点计时器(2分) (其他说明若正确也给分)
②(2分) 9.4 (3分)
题目分析:(1)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,所以该同学的操作不正确,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,故图象ABD错误,C正确.
③由题意可知两计数点只觉得时间间隔为:,根据匀变速直线运动逐差法求加速度,有:。
(2)①打点计时器使用交流电源,而该题中接了直流电;重物离打点计时器太远,这样纸带上上所打点很少,不利于减小误差.
故答案为:打点计时器接了直流电;重物离打点计时器太远.
②匀变速直线运动某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度,从D点到F点的时间为:,所以有:,根据动能定理有得,由此可知图线的斜率表示2g,所以2g=18.8,则g=9.4m/s2.