Question

19．某同學(xué)把附有滑輪的長木板平放在實驗桌上，將細(xì)繩一端拴在小車上，另一端繞過定滑輪，掛上適當(dāng)?shù)你^碼，使小車在鉤碼的牽引下運動，以此探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系．此外還準(zhǔn)備了打點計時器及配套的電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊等．組裝的實驗裝置如圖1所示．

（1）若要完成該實驗，必需的實驗器材還有哪些刻度尺、天平．
（2）實驗開始時，他先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度，使?fàn)恳�小車的�?xì)繩與木板平行．他這樣做的目的是B．
A．避免小車在運動過程中發(fā)生抖動
B．在平衡摩擦力后使細(xì)繩拉力等于小車受的合力
C．使紙帶上打出的點跡清晰
D．保證小車最終能夠?qū)崿F(xiàn)勻速直線運動
（3）實驗中要進行質(zhì)量鉤碼總質(zhì)量m和小車M的選取，以下最合理的一組是C．
A．M=200g，m=10g、20g、30g、40g、50g
B．M=200g，m=20g、40g、60g、80g、100g
C．M=400g，m=10g、20g、30g、40g、50g
D．M=400g，m=20g、40g、60g、80g、100g
（4）圖2是實驗中得到的一條紙帶，A、B、C、D、E、F、G為7個相鄰的計數(shù)點，相鄰的兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出．量出相鄰的計數(shù)點之間的距離分別為：x_AB=4.22cm、x_BC=4.65cm、x_CD=5.08cm、x_DE=5.49cm、x_EF=5.91cm、x_FG=6.34cm．已知打點計時器的工作頻率為50Hz，則小車的加速度a=0.42m/s²（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的原理確定所需測量的物理量，從而確定還需要的器材．
（2）根據(jù)操作步驟中的注意事項逐項分析，得出正確的答案．
（3）為了使得鉤碼的總重力等于細(xì)繩的拉力，要滿足鉤碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量．
（4）根據(jù)連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差是一恒量，運用逐差法求出小車的加速度．

解答 解：（1）砝碼和小桶的質(zhì)量以及小車和鉤碼的總質(zhì)量需要用天平測量；利用紙帶求加速度時需要用刻度尺測量紙帶上點與點之間的距離，
故還需要的工具是：天平、刻度尺（或直尺）；
（2）實驗開始時，先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度，使?fàn)恳�小車的�?xì)繩與木板平行．這樣做的目的使得平衡摩擦力后細(xì)繩的拉力等于小車的合力，故選：B．
（3）重物加速下滑，處于失重狀態(tài)，其對細(xì)線的拉力小于重力，設(shè)拉力為T，根據(jù)牛頓第二定律，有
對重物，有：mg-T=ma
對小車，有：T=Ma，
解得：T=$\frac{Mmg}{M+m}=\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，故當(dāng)M＞＞m時，有T≈mg，故C符合要求．
（4）根據(jù)△x=aT²，運用逐差法得：a=$\frac{{x}_{DG}-{x}_{AD}}{9{T}^{2}}$=$\frac{（5.49+5.91+6.34-4.22-4.65-5.08）×1{0}^{-2}}{9×0.01}$=0.42m/s²．
故答案為：（1）刻度尺、天平；（2）B；（3）C；（4）0.42

點評 只要真正掌握了實驗原理就能順利解決此類實驗題目，而實驗步驟，實驗數(shù)據(jù)的處理都與實驗原理有關(guān)，故要加強對實驗原理的學(xué)習(xí)和掌握．
掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度和加速度，關(guān)鍵是勻變速直線運動推論的運用．