Question

11．某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室用如圖1所示的裝置來(lái)研究牛頓第二定律和有關(guān)做功的問(wèn)題．

（1）為了盡可能減少摩擦力的影響，計(jì)時(shí)器最好選用（填“電磁”或“電火花”）電火花式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，同時(shí)需要將長(zhǎng)木板的右端墊高，直到在沒(méi)有沙桶拖動(dòng)下，小車(chē)拖動(dòng)紙帶穿過(guò)計(jì)時(shí)器時(shí)能勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)．
（2）在M＞＞m條件下，可以認(rèn)為繩對(duì)小車(chē)的拉力近似等于沙和沙桶的總重力，在控制小車(chē)的質(zhì)量M不變的情況下，可以探究加速度與合力的關(guān)系．
（3）在此實(shí)驗(yàn)中，該同學(xué)先接通計(jì)時(shí)器的電源，再放開(kāi)紙帶，如圖2是在m=100g，M=1kg情況下打出的一條紙帶，O為起點(diǎn)，A、B、C為過(guò)程中三個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，它們到起點(diǎn)O的距離分別是h_OA=42.05cm，h_OB=51.55cm，h_OC=62.00cm，相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有標(biāo)出，則小車(chē)的加速度為a=0.95m/s²，打B點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度為V_B=1.0 m/s（結(jié)果保留2位有效數(shù)字，電源頻率為50Hz）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)兩種計(jì)時(shí)器的特點(diǎn)與該實(shí)驗(yàn)的原理解答即可；
（2）根據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差的分析與要求解答即可；
（3）根據(jù)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的推論△x=aT²求解加速度，根據(jù)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過(guò)程中的平均速度求解B點(diǎn)速度．

解答 解：（1）兩種計(jì)時(shí)器比較，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔對(duì)紙帶的摩擦力比較大，所以要選擇電火花計(jì)時(shí)器；要平衡摩擦力，需要將長(zhǎng)木板的右端墊高，在沒(méi)有沙桶拖動(dòng)下，輕推一下小車(chē)，使小車(chē)能拖動(dòng)穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)即可；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)誤差的來(lái)源，在 M＞＞m條件下，可以認(rèn)為繩對(duì)小車(chē)的拉力近似等于沙和沙桶的總重力；根據(jù)控制變量法的要求，在控制小車(chē)的質(zhì)量M不變的情況下，可以探究加速度與合力的關(guān)系．
（3）由題意可知：x₁=（51.55-42.05）cm=9.5cm，x₂=（62.00-51.55）cm=10.45cm，計(jì)數(shù)點(diǎn)之間時(shí)間間隔為T(mén)=0.1s．
根據(jù)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，
得：小車(chē)加速度為a=$\frac{0.1045-0.095}{0.01}$=0.95m/s²，
根據(jù)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過(guò)程中的平均速度有：
v_B=$\frac{0.1045+0.095}{2×0.1}$=1.0m/s
故答案為：
（1）電火花； 勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)
（2）M＞＞m；   小車(chē)的質(zhì)量M
（3）0.95；   1.0

點(diǎn)評(píng) 解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的關(guān)鍵是明確實(shí)驗(yàn)原理，同時(shí)熟練應(yīng)用基本物理規(guī)律解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，要明白公式的△x=aT²的推導(dǎo)和應(yīng)用，知道為什么沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量時(shí)沙和沙桶的重力可以認(rèn)為等于小車(chē)的拉力，對(duì)于基本知識(shí)規(guī)律不但明白是什么還要知道為什么．