Question

研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲探究小車質(zhì)量不變時其加速度與力的關(guān)系，在實(shí)驗(yàn)室設(shè)計了一套如圖所示的裝置，圖中A為小車，B為打點(diǎn)計時器，C為力傳感器，P為小桶（內(nèi)有沙子），M是一端帶有定滑輪的足夠長水平放置的木板．
（1）要順利完成該實(shí)驗(yàn)，除圖1中實(shí)驗(yàn)儀器和低壓交流電源（含導(dǎo)線）外，還需要的實(shí)驗(yàn)儀器是

 

（填“刻度尺”、“天平”或“秒表”）．
（2）按上述方案做實(shí)驗(yàn)，是否要求沙桶和沙的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于車的質(zhì)量？

 

（填“是”或“否”）
（3）已知交流電源的頻率為50Hz，某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶如圖2所示，圖中相鄰計數(shù)點(diǎn)之間還有4個點(diǎn)未畫出．則計時器打點(diǎn)D時，紙帶的速度大小v=

 

m/s，由該紙帶可求得小車的加速度a=

 

m/s²．（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析：（1）實(shí)驗(yàn)所有的具體操作目的都是為了更好、更準(zhǔn)確的完成實(shí)驗(yàn)，操作細(xì)節(jié)不能忽視，同時操作步驟要滿足實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊�求�?br />（2）實(shí)驗(yàn)器材的選取要為實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆��?wù)，如在實(shí)驗(yàn)中只要用到打點(diǎn)計時器，一般都要用到低壓交流電源、刻度尺等．
（3）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動中時間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上3點(diǎn)時小車的瞬時速度大小，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大�。�

解答：解：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)所要進(jìn)行的測量可知，本實(shí)驗(yàn)中除實(shí)驗(yàn)儀器和低壓交流電源（含導(dǎo)線）外，還需要毫米刻度尺；
（2）根據(jù)上述方案做實(shí)驗(yàn)，通過彈簧測力計可測量出拉小車的力，因此不需要沙桶和沙的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于車的質(zhì)量；
（3）（2）由于每相鄰的兩個記數(shù)點(diǎn)間還有四個點(diǎn)沒有畫出，所以相鄰的計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔T=0.1s；
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，
得：s₂-s₁=aT² 
解得：a=

5.50-4.60

0.01

cm/s2=90cm/s2=0.90m/s²
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動中時間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上C點(diǎn)時小車的瞬時速度大小，
v_C=

xBD

tBD

=

5.5+6.4

2×0.1

cm/s=0.595m/s，
所以v_D=v_C+at=（0.595+0.9×0.1）m/s=0.685m/s．
由于結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，因此v_D=0.69m/s
故答案為：刻度尺；否；0.69；0.90．

點(diǎn)評：對于力學(xué)中的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)一定要到實(shí)驗(yàn)室內(nèi)親自做一些，才能體會實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)器材等基礎(chǔ)知識，若不做實(shí)驗(yàn)而是通過背實(shí)驗(yàn)的方式學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)往往效果不好．
本題考查了“探究勻變速直線運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)中所需實(shí)驗(yàn)器材，以及利用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問題的能力，在平時練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識的理解與應(yīng)用，提高解決問題能力．