Question

15．某班同學(xué)做“探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)：
（1）甲同學(xué)某次實(shí)驗(yàn)中打出的部分紙帶如圖甲所示，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源頻率為50Hz，則根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算出的加速度值為a=0.79m/s²．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（2）如圖所示是乙同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)室提供的最新器材進(jìn)行“探究加速度與力關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．他在氣墊導(dǎo)軌上安裝了一個(gè)光電門B，滑塊上固定一遮光條，滑塊用細(xì)線繞過氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與力傳感器相連，傳感器下方懸掛鉤碼，每次滑塊都從A處由靜止釋放．
①該同學(xué)用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條的寬度d，如圖丙所示，則d=2.25mm．
②實(shí)驗(yàn)時(shí)，將滑塊從A位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過光電門B的時(shí)間t，若要得到滑塊的加速度，還需要測(cè)量的物理量是A位置到光電門的距離L；
③改變鉤碼質(zhì)量，測(cè)出對(duì)應(yīng)的力傳感器的示數(shù)F和遮光條通過光電門的時(shí)間t，通過描點(diǎn)作出線性圖象，研究滑塊的加速度與力的關(guān)系，處理數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)作出$\frac{1}{{t}^{2}}-F$圖象．（選填“t²-F”、“$\frac{1}{t}-F$”或“$\frac{1}{t^2}-F$”）．
④若實(shí)驗(yàn)中力傳感器出現(xiàn)故障，乙同學(xué)將鉤碼直接掛在細(xì)線上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并認(rèn)為鉤碼重力大小即為滑塊所受拉力大小，保持滑塊質(zhì)量不變，改變鉤碼的個(gè)數(shù)，得到多組數(shù)據(jù)，從而得到滑塊加速度a與所受拉力F的關(guān)系圖象為C．

Answer 1

分析 根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大�。�
游標(biāo)卡尺讀數(shù)結(jié)果等于固定刻度讀數(shù)加上可動(dòng)刻度讀數(shù)，不需要估讀．
滑塊經(jīng)過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度可近似認(rèn)為是滑塊經(jīng)過光電門的平均速度．根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解答．
根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可明確乙同學(xué)獲得的圖象，

解答 解：（1）由于每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1s，
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，
得：a=$\frac{0.0263-0.0105}{3×0.01}$=0.79m/s²
（2）
①由圖知第5條刻度線與主尺對(duì)齊，d=2mm+5×0.05mm=2.25mm；
②實(shí)驗(yàn)時(shí)，將滑塊從A位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過光電門B的時(shí)間t，滑塊經(jīng)過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度可近似認(rèn)為是滑塊經(jīng)過光電門的平均速度．
根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得若要得到滑塊的加速度，還需要測(cè)量的物理量是A位置到光電門的距離L
③由題意可知，該實(shí)驗(yàn)中保持小車質(zhì)量M不變，因此有：v²=2as，
v=$\fracv2oxmhp{t}$，a=$\frac{F}{M}$，
$\frac{aclfwbo^{2}}{{t}^{2}}$=2$\frac{F}{M}$L
所以研究滑塊的加速度與力的關(guān)系，處理數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)作出$\frac{1}{{t}^{2}}-F$圖象．
④因用鉤碼的重力表示細(xì)線拉力；由于鉤碼的質(zhì)量不能忽略，故隨著所加砝碼的質(zhì)量增加，圖象將出現(xiàn)彎曲，故選：C；
故答案為：（1）0.79
（2）①2.25
 ②A位置到光電門的距離L
③$\frac{1}{t^2}-F$
④C

點(diǎn)評(píng) 本題考查求解加速度的方法，掌握牛頓第二定律在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，要注意正確受力分析，根據(jù)牛頓第二定律可明確加速度的表達(dá)式，注意有效數(shù)字的保留．