Question

3．某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室用如圖甲所示的裝置來研究牛頓第二定律和有關(guān)做功的問題．
（1）為了盡可能減少摩擦力的影響，計(jì)時(shí)器最好選用電火花式計(jì)時(shí)器（填“電磁式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”或“電火花式計(jì)時(shí)器”），同時(shí)需要將長木板的右端墊高，直到在沒有沙桶牽引的情況下，小車拖動“填拖動或不拖動”紙帶能在斜面上勻速下滑．
（2）在滿足M＞＞m條件下，可以認(rèn)為繩對小車的拉力近似等于沙和沙桶的總重力，在控制小車的質(zhì)量M不變的情況下，可以探究加速度與合力的關(guān)系．
（3）在此實(shí)驗(yàn)中，交流電頻率為50HZ打出的一條紙帶如圖，O為起點(diǎn)，A、B、C為過程中的三個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間有四個(gè)點(diǎn)沒有標(biāo)出，有關(guān)數(shù)據(jù)如圖乙所示，則小車的加速度為0.95m/s²，打B點(diǎn)時(shí)小車的速度為V_B=1.0　m/s．（保留2位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的摩擦阻力大于電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．在沒有沙桶拖動下，小車和紙帶能做勻速直線運(yùn)動時(shí)，摩擦力得到平衡．
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)我們認(rèn)為繩對小車的拉力近似等于沙和沙桶的總重力，但實(shí)際不是，實(shí)際的拉力為$F=\frac{Mmg}{m+M}$，只有在M＞＞m的情況下近似認(rèn)為拉力等于mg．實(shí)驗(yàn)的方法是控制變量法；
（3）B點(diǎn)的速度可由A到C點(diǎn)的平均速度求出，加速度可由勻變速運(yùn)動的規(guī)律：△x=at²求解．

解答 解：（1）電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的摩擦產(chǎn)生的誤差小，直到在沒有沙桶拖動下，小車拖動紙帶穿過計(jì)時(shí)器時(shí)能勻速直線運(yùn)動，摩擦力得到平衡．
（2）假設(shè)小車的加速度為a，拉力為F
對沙桶及沙：mg-F=ma；對小車：F=Ma；
聯(lián)立得：$F=\frac{Mmg}{m+M}$，故只有在M＞＞m的情況下近似認(rèn)為拉力等于mg
實(shí)驗(yàn)的方法是控制變量法，在探究加速度與合力的關(guān)系時(shí)，我們要保證小車的質(zhì)量M不變．
（3）B點(diǎn)的速度等于A到C點(diǎn)的平均速度
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.62-0.4205}{0.2}$=1.0m/s
設(shè)AB段位移為x₁，BC段位移為x₂
由△x=at²得：
a=$\frac{△x}{{T}^{2}}=\frac{0.62-0.5155-（0.5155-0.4205）}{0.01}$=0.95m/s²
故答案為：（1）電火花式計(jì)時(shí)器，拖動；（2）M＞＞m，小車的質(zhì)量M；（3）0.95；1.0

點(diǎn)評 只要真正掌握了實(shí)驗(yàn)原理就能順利解決此類實(shí)驗(yàn)題目，而實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理都與實(shí)驗(yàn)原理有關(guān)，故要加強(qiáng)對實(shí)驗(yàn)原理的學(xué)習(xí)和掌握．紙帶的處理在很多實(shí)驗(yàn)中都有涉及，對于速度和加速度的求法一定要牢固掌握．