Question

某實驗小組利用如圖所示的裝置進行“探究加速度與合外力的關系”的實驗．
（1）在實驗中必須平衡摩擦力，通過

重力沿斜面的分力（或傾斜木板）

的方法來平衡摩擦力，當小車恰能自行勻速運動時，平衡了摩擦力．
（2）實驗中打點計時器所使用的是頻率為50Hz的交流電源，如下圖中給出的是實驗中獲取的紙帶的一部分：1、2、3、4、5是計數點，每相鄰兩計數點間還有4個打點未標出，每兩個計數點間的時間間隔是

0.1

s，由該紙帶可求得小車的加速度a=

1.07

m/s²．

Answer 1

分析：（1）為使小車所受合外力等于細線的拉力，所以必需有小車的重力沿軌道的分力等于軌道對小車的摩擦力，所以做實驗時必需平衡摩擦力．
（2）打點計時器所使用的是頻率為50Hz的交流電源，因此打點周期為T=0.02s，由此可知計數點之間時間間隔，利用逐差法△x=aT²，可以求出加速度的大小．

解答：解：（1）為使小車所受合外力等于細線的拉力，該實驗需要進行平衡摩擦力操作，具體為：將木板帶有打點計時器的一端抬高，讓小車的重力沿斜面的分力來平衡摩擦力，即滿足mgsinθ=μmgcosθ．
（2）打點計時器所使用的是頻率為50Hz的交流電源，因此打點周期為0.02s，每相鄰兩計數點間還有4個打點未標出，因此計數點之間的時間間隔為：T=0.1s；
由△x=aT²得：
s4-s2=2a1T2
s3-s1=2a2T2
由此可得：a=

a1+a2

2

=

(s3+s4)-(s1+s2)

4T2

=

(3.55+4.72)×10-2m-(1.44+2.55)×10-2m

4×(0.1s)2

=1.07m/s²．
故答案為：（1）重力沿斜面的分力（或傾斜木板）；（2）0.1，1.07．

點評：明確實驗原理以及具體的操作細節，加強動手實驗，同時加強基本運動學規律在物理實驗中的應用．