Question

7．某同學利用如圖裝置“探究加速度與合外力的關系”．利用力傳感器測量細線上的拉力．按照如下步驟操作：
①安裝好打點計時器和紙帶，調整導軌的傾斜程度，平衡小車摩擦力；
②細線通過導軌一端的定滑輪和動滑輪，與力傳感器相連，動滑輪上掛上一定質量的鉤碼，將小車拉到靠近打點計時器的一端；
③打開力傳感器并接通打點計時器的電源（頻率為50Hz的交流電源），釋放小車使小車在軌道上做勻加速直線運動；
④關閉傳感器，記錄下繩子拉力F；通過分析紙帶得到小車加速度a；
⑤改變鉤碼的質量，重復步驟①②③④；
⑥作出a-F圖象，得到實驗結論．
（1）某同學使用的是電磁式打點計時器，在釋放小車前，拍下了實驗裝置的部分細節(jié)圖，下列圖中操作不正確的是ABD

（2）本實驗在操作中是否要滿足鉤碼的質量遠遠小于小車的質量？不需要”）；（填寫“需要”或“不需要”）；某次釋放小車后，力傳感器示數為F，通過天平測得小車的質量為M，動滑輪和鉤碼的總質量為m，不計滑輪的摩擦，則小車的加速度理論上應等于B
A．$a=\frac{F}{2M}$B.$a=\frac{F}{M}$C.$a=\frac{mg-2F}{M}$D.$a=\frac{2F}{M}$
（3）某次釋放小車后得到一條紙帶，舍去開頭密集點，沿紙帶運動方向依次取0、1、2、3、4、5共6個計數點．每相鄰兩計數點間各有四個點未標出，用米尺量出1、2、3、4、5點到0點的距離如圖所示（單位：cm），以計數點0為0時刻，x=0，根據紙帶和表格所給的數據，作出x-t²、v-t圖象．請選擇一個圖象，求小車的加速度a等于3.00m/s²（保留3位有效數字）

計數點	0	1	2	3	4	5
時刻t/s	0	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5
速度v/m．s-1		0.91	1.21	1.51	1.82	2.12

Answer 1

分析 （1）在釋放小車前，紙帶應該放在了復寫紙下方并保持紙帶處于拉直狀態(tài)，電磁式打點計時器應使用4-6V交流電源，在釋放小車前，應使細線與長木板平行；
（2）本實驗利用力傳感器測量細線上的拉力，不需要用鉤碼的重力代替，根據牛頓第二定律求解加速度的表達式；
（3）根據描點法作出圖象，根據速度-時間圖象的斜率表示加速度求解加速度．

解答 解：（1）在釋放小車前，紙帶應該放在了復寫紙下方并保持紙帶處于拉直狀態(tài)，否則紙帶與限位孔的摩擦力更大，誤差更大，故AB不正確；
C、電磁式打點計時器應使用4-6V交流電源，故C正確；
D、在釋放小車前，應使細線與長木板平行，故D不正確．
本題選不正確的，故選：ABD
（2）本實驗利用力傳感器測量細線上的拉力，不需要用鉤碼的重力代替，所以不需要滿足鉤碼的質量遠遠小于小車的質量，根據牛頓第二定律得：a=$\frac{F}{m}$，故B正確．
故選：B
（3）每相鄰兩計數點間各有四個點未標出，則T=0.1s，根據描點法作出圖象，如圖所示：

根據速度-時間圖象的斜率表示加速度得：a=$\frac{△v}{△t}=\frac{1.80-0.60}{0.40}=3.00m/{s}^{2}$
故答案為：（1）ABD；（2）不需要；B；（3）如圖所示；3.00

點評 這個是課本參考實驗的改進版，用這種方法可以準確得到小車受到的合外力，而不需要用重物的重力來近似代替，是一個比課本參考方案更好的辦法，題目價值很高．