Question

12．某實(shí)驗(yàn)小組用如圖1所示裝置進(jìn)行探究加速度和力、質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，已知小車質(zhì)量為200g，空沙桶質(zhì)量為20g．
（1）實(shí)驗(yàn)之初，應(yīng)不懸掛（填“懸掛”或“不懸掛”）沙桶，連接紙帶，反復(fù)調(diào)試長(zhǎng)木板沒(méi)有定滑輪的一端下而墊塊的位置（墊塊未畫出），直到輕推小車，小車可以牽引紙帶打出點(diǎn)擊均勻的紙帶．
（2）某次實(shí)驗(yàn)打出的紙帶如圖2所示，A、B、C、D、E為打出的五個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每?jī)蓚�(gè)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有標(biāo)出，已知交流電源的頻率為50Hz，則小車加速度a=1.01m/s²．（保留3位有效數(shù)字）
（3）保證小車的質(zhì)量不變，用沙及沙桶的重力作為小車的拉力F，反復(fù)改變沙桶內(nèi)沙的質(zhì)量，復(fù)重操作，測(cè)得多組a、F數(shù)據(jù)，并描繪出a-F圖線如圖3所示，其中AB段明顯偏離直線的原因是不滿足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于沙和沙桶的質(zhì)量．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)前要平衡摩擦力，平衡摩擦力時(shí)不能懸掛沙桶，紙帶與小車相連，調(diào)節(jié)木板的傾角輕推小車，使小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出點(diǎn)跡均勻的紙帶；
（2）應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論：△x=at²可以求出加速度；
（3）只有當(dāng)小車的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于沙和沙桶的質(zhì)量時(shí)，才可以用沙和沙桶的重力代替小車受到的拉力．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)前要平衡摩擦力，平衡摩擦力時(shí)應(yīng)不懸掛沙桶，連接紙帶，反復(fù)調(diào)試木板下墊塊的位置，直到輕推小車，小車可以牽引紙帶打出點(diǎn)跡均勻的紙帶．
（2）計(jì)數(shù)點(diǎn)間有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有標(biāo)出，則計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為：t=0.02×5=0.1s，
由△x=at²結(jié)合作差法得小車的加速度為：a=$\frac{{x}_{CE}-{x}_{AC}}{4{t}^{2}}=\frac{0.2160-0.0879-0.0879}{0.04}=1.01m/{s}^{2}$，
（3）以小車與鉤碼組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，系統(tǒng)所受的合外力等于鉤碼的重力m_鉤碼g，
由牛頓第二定律得：mg=（M+m）a，小車的加速度為：a=$\frac{m}{m+M}$g，
小車受到的拉力為：F=Ma=$\frac{Mm}{m+M}$g=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，當(dāng)m＜＜M時(shí)，可以認(rèn)為小車受到的合力等于沙及沙桶的重力，如果沙及沙桶的質(zhì)量太大，則小車受到的合力小于沙及沙桶的重力，實(shí)驗(yàn)誤差較大，a-F圖象偏離直線．
故答案為：（1）不懸掛；點(diǎn)擊均勻；（2）1.01；（3）不滿足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于沙和沙桶的質(zhì)量．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了平衡摩擦力的方法與要求、考查了求加速度，知道實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)是解題的前提與關(guān)鍵，應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論可以解題；平時(shí)學(xué)習(xí)時(shí)要注意基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)與掌握，應(yīng)知道當(dāng)砝碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時(shí)，可以認(rèn)為小車受到的拉力等于鉤碼重力．