Question

18．（1）在“探究加速度與力、質(zhì)量的關系”實驗時，已提供了小車、一端附有定滑輪的長木板、紙帶、帶小盤的細線、刻度尺、天平、導線、鉤碼、砝碼、打點計時器．為了完成實驗，還須從下列實驗器材中選擇一個，它是B
A．低壓直流電源  B．低壓交流電源  C．干電池  D．秒表
（2）當作用力一定，探究加速度與質(zhì)量的關系時，以下做法正確的是B
A．平衡摩擦力時，應將裝砝碼的托盤用細線通過定滑輪系在小車上
B．每次改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力
C．實驗時，先放開小車，再接通打點計時器的電源
D．實驗數(shù)據(jù)處理時作a-m圖象就能確定加速度與質(zhì)量的關系
（3）實驗中用打點計時器記錄紙帶運動的時間，計時器所有電源的頻率為50Hz，如圖為一次實驗得到的一條紙帶，紙帶上每相鄰的兩計數(shù)點間都有四個點未畫出，按時間順序取0、1、2、3、4、5六個計數(shù)點，用刻度尺量出1、2、3、4、5點到O點的距離如圖所示（單位：cm）．由紙帶數(shù)據(jù)計算可得計數(shù)點4所代表時刻的瞬時速度大小v₄=0.405　m/s，小車的加速度大小a=0.756m/s²．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗目的即可明確所需要的器材，電火花打點計時器接220V交流電源，刻度尺測量物體運動的位移，鉤碼用以改變小車的質(zhì)量，該實驗不需要測力，所以不需要彈簧秤；
（2）探究加速度與拉力的關系實驗時，要平衡摩擦力，平衡摩擦力時，要求小車在無動力的情況下平衡摩擦力，不需要掛任何東西．小車的加速度應根據(jù)打點計時器打出的紙帶求出；平衡摩擦力時，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：mgsinθ=μmgcosθ，可以約掉m，只需要平衡一次摩擦力．操作過程是先接通打點計時器的電源，再放開小車；
（3）根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上4點時小車的瞬時速度大�。�

解答 解：（1）電火花打點計時器不需要低壓交流學生電源，實驗需要測量物體運動的位移，因此需要刻度尺，鉤碼用以改變小車的質(zhì)量，所以需要，該實驗不需要測力，所以不需要彈簧秤，故BC正確，AD錯誤；
（2）A、平衡摩擦力實際上就是使小車所受重力的下滑分力與小車所受阻力相平衡，即mgsinθ=μmgcosθ，可見，平衡摩擦力時，不應將裝砝碼的托盤系在小車，故A錯誤；
B、平衡摩擦力以后，再改變小車質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力，故B正確；
C、實驗時，先通電，待打點計時器穩(wěn)定后再放小車，使打點清晰，便于測量，故C錯誤；
D、在尋找加速度與質(zhì)量的關系時，應作出a與之間的關系圖象，因為a與m的關系圖線為一曲線，不能直觀地得出a與m之間的關系，故D錯誤．
故選：B
（3）由于每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點沒有畫出，所以相鄰的計數(shù)點間的時間間隔T=0.1s，
根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上4點時小車的瞬時速度大�。�
v₄=$\frac{0.1455-0.0645}{2×0.1}$=0.405m/s
設0到1之間的距離為x₁，以后各段分別為x₂、x₃、x₄、x₅、x₆，
根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，
得：x₄-x₁=3a₁T² 
x₅-x₂=3a₂T² 
 x₆-x₃=3a₃T² 
為了更加準確的求解加速度，我們對三個加速度取平均值
得：a=$\frac{1}{3}$（a₁+a₂+a₃）
即小車運動的加速度計算表達式為：a=$\frac{0.1970-0.0645-0.0645}{9{×（0.1）}^{2}}$m/s²=0.76m/s²
故答案為：（1）B；（2）B；（3）0.405，0.756．

點評 解決本題的關鍵知道實驗的原理以及實驗需注意的事項，掌握平衡摩擦力的方法，注意不能將裝砂的小桶用細繩通過定滑輪系在小車上，難度不大，屬于基礎題．