Question

9．如圖1所示為“探究加速度與物體受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置圖．圖中A為小車，質(zhì)量為m₁，連接在小車后面的紙帶穿過電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B，它們均置于水平放置的一端帶有定滑輪的足夠長的木板上，p的質(zhì)量為m₂，C為彈簧測力計(jì)，實(shí)驗(yàn)時(shí)改變p的質(zhì)量，讀出測力計(jì)不同讀數(shù)F，不計(jì)繩與定滑輪、動(dòng)滑輪之間的摩擦．
（1）電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作電壓為220V的交流電．
（2）圖2為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，各計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離已經(jīng)標(biāo)在紙帶上，交流電的頻率為50Hz，
由此可求得小車的加速度的大小是3.88m/s²，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打下D點(diǎn)時(shí)小車的速度為1.69m/s．
（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

（3）某同學(xué)用圖1裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，保持木板水平，多次改變p的質(zhì)量，讀出測力計(jì)不同讀數(shù)F，求出加速度．以彈簧測力計(jì)的示數(shù)F為橫坐標(biāo)，以加速度a為縱坐標(biāo)，得到的a-F圖象正確的是圖3中的C

（4）利用圖1實(shí)驗(yàn)裝置來探究“小車的加速度與合力的關(guān)系”，并把彈簧測力計(jì)的示數(shù)作為小車受到的合力，那么實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采取的改進(jìn)措施是將小車右端細(xì)繩拿掉，調(diào)節(jié)木板的傾斜度以平衡摩擦力，小車的質(zhì)量m₁與P的質(zhì)量m₂不需要（填“需要”、“不需要”）滿足m₁ 遠(yuǎn)大于 m₂．

Answer 1

分析 電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作電壓為220V交流電壓，每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)；該實(shí)驗(yàn)必須要平衡摩擦；由于該實(shí)驗(yàn)的連接方式，小車是在繩的拉力下加速運(yùn)動(dòng)，故不要求重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量；根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²求解加速度，如果沒有平衡摩擦力的話，就會出現(xiàn)當(dāng)有拉力時(shí)，物體不動(dòng)的情況．

解答 解：（1）電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作電壓為220V交流電壓；
（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²，有：a=$\frac{0.0707+0.0645-0.0584-0.0520}{4×0.0{4}^{2}}=3.88m/{s}^{2}$
打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打下D點(diǎn)時(shí)小車的速度為${v}_{D}=\frac{{x}_{CE}}{4T}=\frac{0.0645+0.0707}{0.08}=1.69m/s$
（3）某同學(xué)用圖1裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，保持木板水平，則沒有平衡摩擦力，所以當(dāng)F≠0時(shí)，a=0．也就是說當(dāng)繩子上有拉力時(shí)小車的加速度還為0，所以可能是圖中的圖線C．
（4）把彈簧測力計(jì)的示數(shù)作為小車受到的合力，需要平衡摩擦力，即將小車右端細(xì)繩拿掉，調(diào)節(jié)木板的傾斜度以平衡摩擦力，由于不需要用P的重力代替繩子的拉力，所以不需要滿足m₁ 遠(yuǎn)大于m₂．
故答案為：（1）220；（2）3.88；1.69；（3）C；（4）將小車右端細(xì)繩拿掉，調(diào)節(jié)木板的傾斜度以平衡摩擦力；不需要．

點(diǎn)評 這個(gè)是課本參考實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)版，用這種方法可以準(zhǔn)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(gè)比課本參考方案更好的辦法，題目價(jià)值很高．