Question

7．某實(shí)驗(yàn)小組通過研究發(fā)現(xiàn)，采用如圖所示裝置可以得到小車和小盤的質(zhì)量，步驟如下：
①取一盒總質(zhì)量為m₀=0.2kg的砝碼放置在小車上，不掛小盤，調(diào)節(jié)斜木板的傾角，使小車能勻速滑下；
②掛上小盤，使小車無初速滑下，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶，并根據(jù)紙帶計(jì)算加速度；
③從小車上取質(zhì)量為m_x的砝碼放到小盤中，重復(fù)步驟（2），測(cè)出對(duì)應(yīng)的加速度；
④改變m_x的大小，重復(fù)步驟（3），得到m_x及a的數(shù)據(jù)，作出a-m_x的圖線；則：
（1）步驟①中調(diào)節(jié)木板的傾角使小車能勻速下滑的目的是平衡摩擦力．通過實(shí)驗(yàn)判斷小車做勻速運(yùn)動(dòng)的依據(jù)是紙帶上打出的點(diǎn)跡是否均勻分布．
（2）該實(shí)驗(yàn)中是否需要滿足小車和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和砝碼的質(zhì)量？不需要（填“需要”或“不需要”）
（3）若求得圖線的斜率k=25m/（kg•s²），截距b=0.5m/s²，g取10m/s²，則可知小盤的質(zhì)量m₁=0.02kg，小車的質(zhì)量m₂=0.18kg．

Answer 1

分析 解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)．
對(duì)于直線圖象，我們一般從直線的斜率、截距、特殊點(diǎn)這幾個(gè)方面去考慮，而斜率、截距、特殊點(diǎn)在物理問題中都有一定的物理意義．
我們需要運(yùn)用物理規(guī)律把a(bǔ)-m_x圖線的斜率、截距物理意義表示出來．

解答 解：調(diào)節(jié)木板傾角使小車能勻速滑下的目的是為了平衡小車所受的摩擦力．
判定小車作勻速運(yùn)動(dòng)的依據(jù)是用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上的點(diǎn)跡分布均勻．
本實(shí)驗(yàn)不需要讓盤和砝碼的總重力等于小車受到的合外力，所以不需要滿足小車和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和砝碼的質(zhì)量；
掛上小盤，使小車無初速度下滑，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶，并根據(jù)紙帶計(jì)算出加速度；
設(shè)小車質(zhì)量為M_車，小桶的質(zhì)量為m_盤，
對(duì)小桶分析：（m_盤+m_x）g-F_拉=（m_盤+m_x）a
對(duì)小車分析：F_拉=（M_車+m₀-m_x）a
解得：a=$\frac{（{m}_{1}+{m}_{x}）g}{{m}_{1}+{m}_{2}+{m}_{0}}$
對(duì)于a-m_x圖線，$\frac{{m}_{1}g}{{m}_{1}+{m}_{2}+{m}_{0}}$為截距，$\frac{g}{{m}_{1}+{m}_{2}+{m}_{0}}$為斜率．
而圖線的斜率k=25m/（kg•s²），截距b=0.5m/s²，
解得：m₁=0.02kg，m₂=0.18kg
故答案為：（1）平衡摩擦力，紙帶上打出的點(diǎn)跡是否均勻分布；                         
（2）不需要；          
（3）0.02，0.18．

點(diǎn)評(píng) 解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)．其中平衡摩擦力的原因以及做法在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)清楚．