Question

13．某組同學(xué)“探究a與F、m之間的定量關(guān)系”，將細(xì)繩一端  拴在小車上，另一端繞過定滑輪，使小車在鉤碼的牽引下運(yùn)動(dòng)，以此定量研究a與F、m之間的關(guān)系．此外還準(zhǔn)備了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及配套的電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊、鉤碼、天平等．組裝的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示．
（1）若要完成該實(shí)驗(yàn)，必須的實(shí)驗(yàn)器材還有哪些刻度尺．
（2）實(shí)驗(yàn)前平衡摩擦力的具體操作為：取下鉤碼，把木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高并反復(fù)調(diào)節(jié)，直到輕推小車后，紙帶上打出的點(diǎn)跡間隔均勻，即完成平衡摩擦力．
（3）實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，他先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度，使?fàn)恳�小車的�?xì)繩與木板平行．他這樣做的目的是下列的哪個(gè)D（填字母代號(hào)）
A．避免小車在運(yùn)動(dòng)過程中發(fā)生抖動(dòng)
B．可使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的點(diǎn)跡清晰
C．可以保證小車最終能夠?qū)崿F(xiàn)勻速直線運(yùn)動(dòng)
D．可在平衡摩擦力后使細(xì)繩拉力等于小車受的合力
（4）圖乙是實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶的一部分，選取O、A、B、C計(jì)數(shù)點(diǎn)，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率為50Hz，則每兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)，打B點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小為0.653m/s（保留三位有效數(shù)字），小車運(yùn)動(dòng)的加速度為0.66m/s²． （保留二位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理、要求和減少誤差的角度分析，平衡摩擦力作用后，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過程中需要用刻度尺測量紙帶上點(diǎn)的距離，用天平測出小車的質(zhì)量，需要改變砝碼的質(zhì)量來代替小車的拉力．
（2）平衡摩擦力的具體操作為：取下鉤碼，把木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高并反復(fù)調(diào)節(jié)，直到輕推小車后，小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)；
（3）在平衡摩擦力的基礎(chǔ)上，使細(xì)繩與木板平行是為了讓細(xì)繩的拉力充當(dāng)小車所受合外力．
（4）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的平均速度等于中點(diǎn)時(shí)刻的瞬時(shí)速度求A、B的速度，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²可以使用逐差法求出加速度的大小．

解答 解：（1）根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理是合外力所做的功等于動(dòng)能的變化量，通過研究紙帶來研究小車的速度，利用天平測量小車的質(zhì)量，利用砝碼的重力代替小車的合外力，所以需要刻度尺來測量紙帶上點(diǎn)的距離，即還需要刻度尺．
（2）平衡摩擦力的具體操作為：取下鉤碼，把木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高并反復(fù)調(diào)節(jié)，直到輕推小車后，紙帶上打出的點(diǎn)跡間隔均勻，即完成平衡摩擦力．
（3）實(shí)驗(yàn)過程中，為減少誤差，提高實(shí)驗(yàn)的精確度，他先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度，使?fàn)恳�小車的�?xì)繩與木板平行，目的是消除摩擦帶來的誤差，即平衡摩擦力后，使細(xì)繩的拉力等于小車的合力，故ABC錯(cuò)誤，D正確．
故選：D．
（4）計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s．每兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)，則T=5t=0.1s；設(shè)0到1之間的距離為x₁，以后各段分別為x₂、x₃
由勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，中點(diǎn)時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于相應(yīng)時(shí)間內(nèi)的平均速度，所以：${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.1859-0.0553}{0.2}$=0.653m/s
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，得：x₂-x₁=a₁T² 
x₃-x₂=a₂T² 
為了更加準(zhǔn)確的求解加速度，我們對(duì)兩個(gè)加速度取平均值，得：a=$\frac{1}{2}$（a₁+a₂）
得：a=$\frac{0.1859-0.1173-0.0553}{0.02}$=0.66m/s²．
故答案為：（1）刻度尺；（2）間隔均勻；（3）D；（4）0.653；0.66

點(diǎn)評(píng) 明確實(shí)驗(yàn)原理往往是解決實(shí)驗(yàn)問題的關(guān)鍵，掌握勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律應(yīng)用，熟練應(yīng)用所學(xué)基本規(guī)律解決實(shí)驗(yàn)問題，難度適中．