Question

“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗裝置如圖1所示．
（1）打點計時器是一種計時儀器，其電源頻率為50Hz，常用的電磁式打點計時器和電火花計時器，使用的都是

 

（填“直流電”或“交流電”），它們是每隔

 

s打一個點．
（2）某同學(xué)在實驗中．打出的一條紙帶如圖2所示，他選擇了幾個計時點作為計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間還有4個計時點沒有標(biāo)出，其中s₁=7.06cm、s₂=7.68cm、s₃=8.30cm、s₄=8.92cm，那么打b點的瞬時速度大小是

 

m/s；紙帶加速度的大小是

 

m/s²（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．
（3）本實驗采用的實驗方法是

 

A．控制變量法  B．理想實驗法
C．等效替代法  D．實驗推理法
（4）某同學(xué)將長木板右端適當(dāng)墊高，其目的是

 

．但他把長木板的右端墊得過高，使得傾角過大．用a表示小車的加速度，F(xiàn)表示細(xì)線作用于小車的拉力．他繪出的a-F關(guān)系圖象是

 

Answer 1

分析：（1）打點計時器是使用交流電的計時儀器，打點時間間隔等于交流電的周期．
（2）因做勻變速運動，通過某段時間內(nèi)的平均速度等于，這段時間中時刻的瞬時速度；再由做勻變速運動的物體在相鄰的相等時間間隔內(nèi)的位移之差等于定值at²，據(jù)此可以求出紙帶的加速度．
（3）加速度與物體質(zhì)量、物體受到的合力有關(guān)，在探究加速度與物體質(zhì)量、受力關(guān)系的實驗中，應(yīng)該使用控制變量法．
（4）實驗前需要平衡摩擦力，平衡摩擦力時，如果木板墊起的太高，過度平衡摩擦力，小車重力平行于木板方向的分力大于小車受到的摩擦力，在不施加拉力時，小車已經(jīng)有加速度，a-F圖象不過坐標(biāo)原點，在a軸上有截距．

解答：解：（1）打點計時器是一種計時儀器，其電源頻率為50Hz，常用的電磁式打點計時器和電火花計時器，使用的都是交流電，它們是每隔T=

1

f

=0.02s打一個點．
（2）根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于這段時間內(nèi)的中時刻的瞬時速度，
則有b點的瞬時速度大小是：vb=

sac

tac

=

s1+s2

2×0.1s

=

0.0706+0.0768

0.2

m/s=0.737m/s；
因結(jié)果取兩位有效數(shù)字，則v_b=0.74m/s；
計數(shù)點間的時間間隔t=0.02×5s=0.1s，紙帶（小車）做勻變速運動，由△x=at²可知，紙帶加速度
a=

a1+a2

2

=

s3-s1+s4-s2

4t2

=

0.0830-0.07060+0.0892-0.0768

4×0．12

m/s2≈0.62m/s²．
（3）探究加速度與力的關(guān)系時，要控制小車質(zhì)量不變而改變拉力大小；
探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時，應(yīng)控制拉力不變而改變小車質(zhì)量；
這種實驗方法是控制變量法．
所以選擇：A．
（4）將長木板右端適當(dāng)墊高，其目的是平衡摩擦力；把長木板的右端墊得過高，使得傾角過大，小車所受重力平行于木板的分力大于小車受到的摩擦力，小車受到的合力大于細(xì)線的拉力，在小車不受力時，小車已經(jīng)具有一定的加速度，a-F圖象不過原點，在a軸上有截距，因此他繪出的a-F關(guān)系圖象是C，故C正確，ABD錯誤．
故答案為：（1）交流電；0.02；（2）0.74；0.62；（3）故選：A；（4）平衡摩擦力；故選：C．

點評：要知道驗證牛頓第二定律實驗的注意事項，要會處理實驗數(shù)據(jù)，能根據(jù)打出的紙帶求出物體的加速度、物體的瞬時速度．要掌握應(yīng)用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)的方法．