Question

20．如圖1所示，小車、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器等器材置于高度可調(diào)節(jié)的長(zhǎng)木板上．

（1）在驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中，除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（附紙帶、復(fù)寫紙）、小車（其上可放置砝碼）、細(xì)線、鉤碼（質(zhì)量已知）、附滑輪的長(zhǎng)木板、導(dǎo)線外，在下面的儀器和器材中，必須使用的有①③⑤．（填寫序號(hào)）
①電壓合適的50Hz交流電源     ②電壓可調(diào)的直流電源     ③刻度尺    ④秒表    ⑤天平
實(shí)驗(yàn)時(shí)通過(guò)改變鉤碼個(gè)數(shù)，可驗(yàn)證質(zhì)量一定時(shí)，加速度與力成正比的關(guān)系；通過(guò)在小車上添加鉤碼的個(gè)數(shù)，可驗(yàn)證力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量成反比的關(guān)系．
（2）在驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中，若平衡摩擦力時(shí)，長(zhǎng)木板的一端調(diào)節(jié)過(guò)高，使得傾角偏大，則所得到如圖2的a-F關(guān)系圖象為C．（a是小車的加速度，F(xiàn)是細(xì)線作用于小車的拉力）
（3）實(shí)驗(yàn)中得到如圖3的一條紙帶，在紙帶上便于測(cè)量的地方選取第1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，其下標(biāo)明A，第6個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)下標(biāo)明B，第11個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)下標(biāo)明C，第16個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)下標(biāo)明D，第21個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)下標(biāo)明E．若測(cè)得AC長(zhǎng)為14.56cm，CD長(zhǎng)11.15cm，DE長(zhǎng)為13.73cm，則小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小為2.58m/s²，打C點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小為0.986m/s．（保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)原理可知實(shí)驗(yàn)中需要的器材；
（2）會(huì)分析加速度時(shí)間圖象，并能根據(jù)圖象判定實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的誤差原因；
（3）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過(guò)程中的平均速度，可以求出打紙帶上C點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大��；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�。�

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)中通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器找出物體運(yùn)動(dòng)的位移和時(shí)間，通過(guò)對(duì)紙帶的處理得出加速度；
故實(shí)驗(yàn)中需要用小車、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、砝碼、小桶、繩子、導(dǎo)線；用天平測(cè)量物體的質(zhì)量，刻度尺測(cè)量長(zhǎng)度；
電源應(yīng)采用50Hz交流電流，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器本身可以記錄時(shí)間，所以不需要秒表，故需要①③⑤；
該實(shí)驗(yàn)采用控制變量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)通過(guò)改變 鉤碼的個(gè)數(shù)，可驗(yàn)證質(zhì)量一定時(shí)，加速度與力成正比的關(guān)系；通過(guò) 在小車上添加鉤碼的個(gè)數(shù)，可驗(yàn)證力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量成反比的關(guān)系．
（2）若平衡摩擦力時(shí)，長(zhǎng)木板的一端調(diào)節(jié)過(guò)高，使得傾角偏大，小車的重力沿斜面向下的分力大于摩擦力，則在加鉤碼前，小車能有加速度，所以則所得到圖象縱坐標(biāo)的截距不為0，則圖2的a-F關(guān)系圖象為C．
（3）物體做勻變速度直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律有，平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度．所以C點(diǎn)的速度等于AE距離的平均速度．所以v_c=$\frac{AC+CD+DE}{4T}=\frac{0.1456+0.1115+0.1373}{4×0.1}$m/s=0.986m/s；
在計(jì)算加速度時(shí)，為得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，應(yīng)該采用逐差法：
a₁=$\frac{{x}_{CD}-{x}_{AB}}{2{T}^{2}}$，a₂=$\frac{{x}_{DE}-{x}_{BC}}{2{T}^{2}}$，
由逐差法可得加速度為：
a=$\frac{BD-AC}{2{T}^{2}}$=$\frac{0.1972-0.1456}{2×0．{1}^{2}}$ m/s²=2.58m/s²
故答案為：（1）①③⑤；鉤碼個(gè)數(shù)；在小車上添加鉤碼的個(gè)數(shù)；（2）C；（3）2.58；0.986

點(diǎn)評(píng) 對(duì)于實(shí)驗(yàn)題要注意實(shí)難的原理的把握，根據(jù)原理即可分析實(shí)驗(yàn)的過(guò)程、儀器而數(shù)據(jù)分析；要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的能力，在平時(shí)練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的理解與應(yīng)用．紙帶問(wèn)題一定要掌握好平均速度表示中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，和逐差法的應(yīng)用．