Question

9．在探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實驗中，某同學(xué)組裝了如圖甲所示的裝置．
（1）該裝置還需要做的調(diào)整是細(xì)線與木板不平行，打點計時器使用直流電源（至少寫出兩項）；
（2）試驗中，為了保證砝碼盤和砝碼所受的總重力近似等于使小車做勻加速運動的拉力，砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量m與小車和車上砝碼的總質(zhì)量M之間應(yīng)滿足的條件是m＜＜M；
（3）裝置調(diào)整正確后進(jìn)行實驗，為了直觀地判斷出加速度a與小車總質(zhì)量M的關(guān)系，應(yīng)作出a與$\frac{1}{M}$（選填“M”或“$\frac{1}{M}$”）的關(guān)系圖象；
（4）如圖乙為某次實驗得到的紙帶（相鄰計數(shù)點間還有四個打點未畫出），打點計時器的打點周期為0.02s，則打B點時小車的速度為0.43m/s，小車的加速度大小為0.84m/s²（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）打點計時器應(yīng)使用交流電源，實驗前要平衡摩擦力，應(yīng)調(diào)整定滑輪的高度使細(xì)線與木板平行．
（2）當(dāng)砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量時可以近似認(rèn)為小車受到的拉力等于砝碼的重力．
（3）根據(jù)牛頓第二定律求出a與M的關(guān)系，然后分析答題．
（4）根據(jù)勻變速直線運動的推論求出小車的瞬時速度與加速度．

解答 解：（1）由圖甲所示可知，細(xì)線與木板不平行，使用直流電源，沒有平衡摩擦力，這些都是錯誤的；
（2）當(dāng)砝碼與砝碼盤的質(zhì)量m遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量M，即：m＜＜M時，小車受到的拉力可以近似認(rèn)為等于砝碼與砝碼盤的重力．
（3）由牛頓第二定律可知，加速度：a=$\frac{1}{M}$F，在F一定時，a與$\frac{1}{M}$成正比，為方便實驗數(shù)據(jù)處理、直觀地判斷出加速度a與小車總質(zhì)量M的關(guān)系，應(yīng)作出a與$\frac{1}{M}$的關(guān)系圖象．
（4）相鄰計數(shù)點間有4個點沒有畫出，則計數(shù)點間的時間間隔：t=0.02×5=0.1s，
打B點時小車的速度：v_B=$\frac{AC}{2t}$=$\frac{0.0388+0.0472}{2×0.1}$=0.43m/s，
由勻變速直線運動的推論：△x=at²可知，加速度：a=$\frac{CD-AB}{2{t}^{2}}$=$\frac{0.056-0.0388}{2×0．{1}^{2}}$=0.84m/s²．
故答案為：（1）細(xì)線與木板不平行，打點計時器使用直流電源；（2）m＜＜M；（3）$\frac{1}{M}$；（4）0.43；0.84．

點評 本題考查了實驗注意事項、實驗數(shù)據(jù)處理，知道實驗原理與實驗注意事項是解題的關(guān)鍵，應(yīng)用勻變速直線運動的推論可以求出小車的瞬時速度與加速度．