Question

15．如圖甲所示是張明同學在“探究加速度與物體受力的關系”時所用的創(chuàng)新實驗裝置，已知小車的質量為M，砝碼及砝碼盤的總質量為m，所使用的電火花打點計時器打點的時間間隔是0.02s．

實驗步驟如下：
A．按圖所示安裝好實驗裝置，其中與定滑輪及彈簧測力計相連的細線豎直：
B．調節(jié)長木板的傾角，輕推小車后，使小車能沿長木板向下勻速運動；
C．掛上砝碼盤，放開小車后，再接通電源，打出一條紙帶，由紙帶求出小車的加速度；
D．改變砝碼盤中砝碼的質量，依次重復步驟B和C進行多次實驗，求得小車在不同合力作用
下的加速度．
根據以上實驗過程，回答以下問題：
（l）實驗步驟中有兩處明顯的錯誤，請指出實驗步驟的序號并加以改正：C項中“放開小車后，再接通電源”應改為“接通電源后，再放開小車”，D項中“依次重復步驟B和C進行多次實驗”應改為“依次重復步驟C進行多次實驗”．
（2）如圖乙所示的紙帶是完成實驗步驟后，張明同學實驗時打出的一條紙帶中的部分計數點，相鄰計數點間有4個點跡未畫出．經過測量，測得O到A、B、C、D、E、F點的距離如圖乙所示，
則打點計時器打下E點的速度大小是2.4m/s，物體運動的加速度是6.0m/s²（結果保留兩位有效數字）
（3）下列關于小車所受合外力的大小說法正確的是D（不計細線與滑輪之間的摩擦）
A．等于砝碼和砝碼盤所受重力大小的一半
B．等于砝碼和菇碼盤所受重力大小
C．等于砝碼和砝碼盤所受重力大小減去彈簧測力計的示數
D．等于彈簧測力計的示數．

Answer 1

分析 （1）明確實驗原理，了解具體操作細節(jié)，在該實驗中要注意：紙帶、細繩要和木板平行，實驗中應先接通電源，后讓小車運動，改變砝碼盤中砝碼的質量，不需要重新平衡摩擦力；
（2）根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，根據勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上B點時小車的瞬時速度大小，根據勻變速直線運動速度時間公式求解E點速度；
（3）繩子拉力由彈簧秤直接讀出．

解答 解：（1）C項中“放開小車后，再接通電源”應改為“接通電源后，再放開小車”；
D項中不需要重新平衡摩擦力，所以“依次重復步驟B 和C 進行多次實驗”應改為“依次重復步驟C進行多次實驗”；
（2）勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，故：
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.1250}{0.2}=0.625m/s$，
根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT²，結合作差法得：a=$\frac{{x}_{BD}-{x}_{OB}}{4{T}^{2}}=\frac{0.491-0.1250-0.1250}{0.04}$=6.0m/s²，
根據勻變速直線運動速度時間公式得：
v_E=v_B+3aT=0.625+3×6.0×0.1=2.4m/s
（3）同一根繩子，拉力相等，則小車所受合外力的大小等于彈簧測力計的示數，故D正確．
故選：D
故答案為：（1）C項中“放開小車后，再接通電源”應改為“接通電源后，再放開小車”，D項中“依次重復步驟B和C進行多次實驗”應改為“依次重復步驟C進行多次實驗”；
（2）2.4；6.0；
（3）D

點評 教科書本上的實驗，我們要從實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數據處理、實驗注意事項這幾點去搞清楚，同時加強基礎知識的應用，提高解題能力，注意本題中小車受到的合力由彈簧秤直接讀出．