Question

19．在探究加速度與物體所受合外力和質量間的關系時，采用如圖甲所示的實驗裝置，小車及車中的砝碼質量用M表示，盤及盤中的砝碼質量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶由打點計數(shù)器打上的點計算出：
（1）當m與M的大小關系滿足m＜＜M時，才可以認為繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力．
（2）一組同學在先保持盤及盤中的砝碼質量一定，探究做加速度與質量的關系，以下做法正確的是：BC
A．平衡摩擦力時，應將盤及盤中的砝碼用細繩通過定滑輪系在小車上
B．每次改變小車的質量時，不需要重新平衡摩擦力
C．實驗時，要保證繩和紙帶均與木板平行以減小誤差
D．小車運動的加速度可用天平測出m以及小車質量M，直接用公式 a=mg/M求出．
（3）乙圖為本實驗中接在50Hz的低壓交流電上的打點計時器，在紙帶做勻加速直線運動時打出的一條紙帶，圖中所示的是每打5個點所取的計數(shù)點，但第3個計數(shù)點沒有畫出，設計數(shù)點1和2間距為S₁，計數(shù)點4和5間距為S_n由圖數(shù)據(jù)可得計算加速度的表達式是a=$\frac{{{S}_{4}-S}_{1}}{{3T}^{2}}$：該物體的加速度為0.74m/s²；（所有結果均保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）當盤及盤中砝碼的總質量遠小于小車及砝碼總質量時，可以認為小車受到的拉力等于盤及砝碼的重力．
（2）平衡摩擦力時，不能掛盤；實驗過程中，應保證繩和紙帶與木板平行；小車的加速度應由紙帶求出．
（3）物體做勻變速直線運動，由△x=at²可以求出物體的加速度．

解答 解：（1）當盤及盤中砝碼的總質量m遠小于小車及砝碼總質量M時，可以認為小車受到的拉力等于盤及砝碼的重力．
（2）A、平衡摩擦力時，不應將盤及盤中的砝碼用細繩通過定滑輪系在小車上，故A錯誤；
B、在實驗前平衡一次摩擦力即可，每次改變小車的質量時，不需要重新平衡摩擦力，故B正確；
C、實驗時，要保證繩和紙帶均與木板平行以減小誤差，故C正確；
D、小車的加速度應該根據(jù)打點計時器打出的紙帶應用勻變速運動規(guī)律求出，
加速度不能直接用公式a=$\frac{mg}{M}$求出，故D錯誤；故選BC．
（3）計數(shù)點間的時間間隔t=0.02s×5=0.1s，
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：S₄-S₁=3aT²，
物體的計數(shù)點a=$\frac{{{S}_{4}-S}_{1}}{{3T}^{2}}$=$\frac{0.0583m-0.0362m}{3{×（0.1）}^{2}}$≈0.74m/s²．
故答案為：（1）m＜＜M；（2）BC；（3）a=$\frac{{{S}_{4}-S}_{1}}{{3T}^{2}}$；0.74．

點評 本題考查了實驗注意事項、實驗數(shù)據(jù)處理等問題，難度不大，要提高應用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實驗問題的能力，在平時練習中要加強基礎知識的理解與應用．