Question

19．某同學(xué)把附有滑輪的長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，將細(xì)繩一端拴在小車上，另一端繞過(guò)定滑輪，掛上適當(dāng)?shù)你^碼，使小車在鉤碼的牽引下運(yùn)動(dòng)，以此探究加速度與力、質(zhì)量的關(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、小木塊等．組裝的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示．

（1）若要完成該實(shí)驗(yàn)，必需的實(shí)驗(yàn)器材還有哪些刻度尺、天平．
（2）實(shí)驗(yàn)開(kāi)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B．
A．避免小車在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中發(fā)生抖動(dòng)
B．在平衡摩擦力后使細(xì)繩拉力等于小車受的合力
C．使紙帶上打出的點(diǎn)跡清晰
D．保證小車最終能夠?qū)崿F(xiàn)勻速直線運(yùn)動(dòng)
（3）實(shí)驗(yàn)中要進(jìn)行質(zhì)量鉤碼總質(zhì)量m和小車M的選取，以下最合理的一組是C．
A．M=200g，m=10g、20g、30g、40g、50g
B．M=200g，m=20g、40g、60g、80g、100g
C．M=400g，m=10g、20g、30g、40g、50g
D．M=400g，m=20g、40g、60g、80g、100g
（4）圖2是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，A、B、C、D、E、F、G為7個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出．量出相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為：x_AB=4.22cm、x_BC=4.65cm、x_CD=5.08cm、x_DE=5.49cm、x_EF=5.91cm、x_FG=6.34cm．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz，則小車的加速度a=0.42m/s²（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理確定所需測(cè)量的物理量，從而確定還需要的器材．
（2）根據(jù)操作步驟中的注意事項(xiàng)逐項(xiàng)分析，得出正確的答案．
（3）為了使得鉤碼的總重力等于細(xì)繩的拉力，要滿足鉤碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量．
（4）根據(jù)連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是一恒量，運(yùn)用逐差法求出小車的加速度．

解答 解：（1）砝碼和小桶的質(zhì)量以及小車和鉤碼的總質(zhì)量需要用天平測(cè)量；利用紙帶求加速度時(shí)需要用刻度尺測(cè)量紙帶上點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離，
故還需要的工具是：天平、刻度尺（或直尺）；
（2）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，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．這樣做的目的使得平衡摩擦力后細(xì)繩的拉力等于小車的合力，故選：B．
（3）重物加速下滑，處于失重狀態(tài)，其對(duì)細(xì)線的拉力小于重力，設(shè)拉力為T，根據(jù)牛頓第二定律，有
對(duì)重物，有：mg-T=ma
對(duì)小車，有：T=Ma，
解得：T=$\frac{Mmg}{M+m}=\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，故當(dāng)M＞＞m時(shí)，有T≈mg，故C符合要求．
（4）根據(jù)△x=aT²，運(yùn)用逐差法得：a=$\frac{{x}_{DG}-{x}_{AD}}{9{T}^{2}}$=$\frac{（5.49+5.91+6.34-4.22-4.65-5.08）×1{0}^{-2}}{9×0.01}$=0.42m/s²．
故答案為：（1）刻度尺、天平；（2）B；（3）C；（4）0.42

點(diǎn)評(píng) 只要真正掌握了實(shí)驗(yàn)原理就能順利解決此類實(shí)驗(yàn)題目，而實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理都與實(shí)驗(yàn)原理有關(guān)，故要加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的學(xué)習(xí)和掌握．
掌握紙帶的處理方法，會(huì)通過(guò)紙帶求解瞬時(shí)速度和加速度，關(guān)鍵是勻變速直線運(yùn)動(dòng)推論的運(yùn)用．