Question

某實驗小組在實驗室用如圖甲所示的裝置來研究加速度和有關(guān)能量的問題．

（1）為了盡可能減少摩擦力的影響，計時器最好選用（填“電磁”或“電火花”）______式打點計時器，同時需要將長木板的右端墊高（即平衡摩擦力，下面實驗均有此步驟），直到在沒有沙桶拖動下，小車拖動紙帶穿過計時器時能______．
（2）同學(xué)A采用圖示甲的裝置來研究小車運動的加速度和某時刻的速度，在此實驗中，此同學(xué)先接通計時器的電源，再放開紙帶，沙和沙桶的總質(zhì)量m=80g，小車的質(zhì)量M=2kg，如圖乙是打出的一條紙帶，O為起點，A、B、C、D、E為過程中的五個相鄰的計數(shù)點，相鄰的計數(shù)點之間有四個點沒有標(biāo)出，有關(guān)數(shù)據(jù)如圖所示，則小車的加速度為a=______m/s²，打C點時小車的速度為v_C=______ m/s．（保留2位有效數(shù)字）
（3）同學(xué)B若用此實驗裝置來驗證沙和沙桶以及小車組成的系統(tǒng)機械能守恒，以O(shè)C段的運動為例（設(shè)OC的距離為h_C），其實驗數(shù)據(jù)應(yīng)滿足的關(guān)系式是______．（用本題的符號表示，不要求計數(shù)結(jié)果）
（4）同學(xué)C采用圖示甲的裝置研究小車的動能，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)若繪出了△v²----S圖線（其中△v²=v²-v₀²，即末速度、初速度的平方差），圖線應(yīng)是一條______，根據(jù)圖線可獲得的結(jié)論是______．

Answer 1

解：（1）電火花打點計時器的摩擦產(chǎn)生的誤差�。� 直到在沒有沙桶拖動下，小車拖動紙帶穿過計時器時能勻速直線運動，摩擦力得到平衡．
（2）小車的加速度a=，
B點時刻小車的瞬時速度等于AE段的平均速度
（3）系統(tǒng)機械能守恒mg h_C=（m+M）v_C²
（4）由動能定理，，則，圖線應(yīng)是一條過原點的傾斜直線，說明了小車初末速度的平方差與位移成正比
故本題答案為：（1）電火花 勻速直線運動
（2）0.38 0.22
（3）mg h_C=（m+M）v_C²
（4）過原點的傾斜直線，小車初末速度的平方差與位移成正比
分析：（1）電磁打點計時器的摩擦阻力大于電火花打點計時器．在沒有沙桶拖動下，小車和紙帶能做勻速直線運動時，摩擦力得到平衡．
（2）根據(jù)△x=aT²，運用逐差法求加速度．在某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，所以C點的瞬時速度等于AE的平均速度．
（3）判斷系統(tǒng)機械能是否守恒，看系統(tǒng)重力勢能的減小量（即m的重力勢能減小量）與系統(tǒng)動能的增加量是否相等．
（4）根據(jù)動能定理，，可得出△v²-s的關(guān)系，從而圖線的形狀．
點評：解決本題的關(guān)鍵知道某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，以及掌握△x=aT²，會用逐差法求加速度．