Question

5．為了探究質(zhì)量一定的物體，其加速度口與所受合外力F的關(guān)系，一同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置，其中M為帶滑輪的小車的質(zhì)量（包含滑輪質(zhì)量），優(yōu)為砂和砂桶的質(zhì)量．

（1）關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程和注意事項(xiàng)，下列說(shuō)法正確的是BC
A．用天平測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量
B．將帶滑輪的長(zhǎng)木板右端墊高，以平衡摩擦力
C小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時(shí)記錄力電傳感器所顯示的示數(shù)
D．為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中一定要保證砂和砂桶的質(zhì)量?jī)?yōu)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M
（2）該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到如圖2所示的一條紙帶，從比較清晰的某點(diǎn)起，取五個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，分別標(biāo)明0、1、2、3、4．測(cè)量得s₁=2.15cm，s₂=2.90cm，s₃=3.70cm，s₄=4.40cm，則小車的加速度大小為0.750 m/s²．（計(jì)算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字，實(shí)驗(yàn)所用交流電的頻率為50Hz）．
（3）以力電傳感器的示數(shù)F為橫坐標(biāo)，加速度D為縱坐標(biāo)，畫(huà)出的a-F圖象如圖3所示，則小車的質(zhì)量為0.89 kg．（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)．
（2）應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論△x=at²求出加速度．
（3）根據(jù)圖示實(shí)驗(yàn)應(yīng)用牛頓第二定律求出圖象的函數(shù)表達(dá)式，然后根據(jù)圖示圖象求出小車質(zhì)量．

解答 解：（1）A、本實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)出小車的質(zhì)量，小車受到的拉力可以用傳感器測(cè)出，不需要測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量，故A錯(cuò)誤；
B、實(shí)驗(yàn)前要平衡摩擦力，應(yīng)將帶滑輪的長(zhǎng)木板右端墊高，以平衡摩擦力，故B正確；
C、小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時(shí)記錄力電傳感器所顯示的示數(shù)，故C正確；
D、小車所受拉力可以用傳感器測(cè)出，實(shí)驗(yàn)中不需要保證砂和砂桶的質(zhì)量?jī)?yōu)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M，故D錯(cuò)誤；故選BC．
（2）計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔：t=0.02×5=0.1s，由△x=at²可知，加速度：a=$\frac{{s}_{4}-{s}_{1}}{3{t}^{2}}$=$\frac{0.0440-0.0215}{3×0．{1}^{2}}$=0.750m/s²．
（3）由牛頓第二定律得：a=$\frac{2}{m}$F，a-F圖象的斜率：k=$\frac{2}{m}$=$\frac{1.8}{0.8}$，m=≈0.89kg；
故答案為：（1）BC；（2）0.750；（3）0.89．

點(diǎn)評(píng) 解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)，小車質(zhì)量不變時(shí)，加速度與拉力成正比，對(duì)a-F圖來(lái)說(shuō)，圖象的斜率表示小車質(zhì)量的倒數(shù)．