Question

14．在“探究滑塊速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，某研究性學習小組在一端裝有定滑輪的長木板的中段粘上均勻的薄砂紙，砂面朝上，還選用了質量為100g的長方體木塊、一段較長的棉繩、一盒鉤碼（單個質量為50g）、電磁打點計時器、紙帶、復寫紙、學生電源和導線若干，實驗裝置如圖甲所示，實驗時在小車上加載四個鉤碼，在棉繩的右端懸掛三個鉤碼，接通電源，釋放小車，成功打出了一條紙帶，紙帶的局部如圖乙，大部分點的時刻和速度的對應關系已經描繪在圖丙里．

（1）根據圖乙，請計算0.20s時刻點的瞬時速度，填入下表中．

時刻（s）	0.20	0.24	0.28	0.32	0.36
速度（m/s）	0.68	0.75	0.87	0.93	1.01

（2）根據上述表格中的五組數(shù)據，請在圖丙中描繪出對應的五個點，再根據圖中所有的點，描繪出最能反映出木塊運動性質的v-t圖象．

（3）根據上述圖象，請說明滑塊的運動性質：滑塊先做勻加速運動，接著做勻速運動，最后再做勻加速運動
（4）在實驗結束后，同學們對實驗進行了反思：A同學認為本實驗有必要在左端墊上小墊塊以平衡摩擦力，B同學認為沒有必要，你認為B的觀點正確； C同學認為本實驗中三個鉤碼質量太大，有必要換質量更小的配重，以滿足“重物質量m遠小于滑塊質量M”這一條件，D同學認為沒有必要，你認為D的觀點正確；同學們都認為可以由實驗數(shù)據粗略計算出木塊與砂紙之間的動摩擦因數(shù)，其值為0.50（保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）根據某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出0.02s時刻的瞬時速度．
（2、3）作出滑塊的v-t圖線．根據圖線得出滑塊的運動規(guī)律．
（4）該實驗不需要平衡摩擦力，不需要滿足重物質量m遠小于滑塊質量M．抓住滑塊做勻速直線運動，結合共點力平衡求出動摩擦因數(shù)的大小．

解答 解：（1、2）0.02s時刻的瞬時速度為：v=$\frac{14.20-11.48}{0.04}$=68cm/s=0.68m/s；
（2）根據描點法可作出的速度時間圖線如圖所示．
（3）由圖線可知，滑塊先做勻加速運動，接著做勻速運動，最后再做勻加速運動．
（4）本實驗探究滑塊速度隨時間的變化規(guī)律，不需要平衡摩擦力，所以B的觀點正確； 同時本實驗中只需要研究小車的運動情況，不涉及受力情況，所以不需要滿足m遠小于滑塊的質量，所以D的觀點正確．
根據中段滑塊做勻速直線運動，根據共點力平衡得，mg=μMg，已知，m=150g，M=300g，
代入解得：μ=0.50．
故答案為：（1）0.68；（2）如圖所示；（3）滑塊先做勻加速運動，接著做勻速運動，最后再做勻加速運動．（4）B，D，0.50．

點評 解決本題的關鍵知道某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，會結合滑塊的圖線分析滑塊的運動規(guī)律，要注意分析實驗原理，明確實驗中不涉及繩子的拉力問題，故不需要平衡摩擦力和讓m遠小于滑塊的質量．