Question

15．某班同學做“探究加速度與力、質量關系”的實驗：
（1）甲同學某次實驗中打出的部分紙帶如圖甲所示，已知打點計時器的電源頻率為50Hz，則根據(jù)測量數(shù)據(jù)計算出的加速度值為a=0.79m/s²．（結果保留兩位有效數(shù)字）
（2）如圖所示是乙同學利用實驗室提供的最新器材進行“探究加速度與力關系”的實驗裝置示意圖．他在氣墊導軌上安裝了一個光電門B，滑塊上固定一遮光條，滑塊用細線繞過氣墊導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該同學用游標卡尺測量遮光條的寬度d，如圖丙所示，則d=2.25mm．
②實驗時，將滑塊從A位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門B的時間t，若要得到滑塊的加速度，還需要測量的物理量是A位置到光電門的距離L；
③改變鉤碼質量，測出對應的力傳感器的示數(shù)F和遮光條通過光電門的時間t，通過描點作出線性圖象，研究滑塊的加速度與力的關系，處理數(shù)據(jù)時應作出$\frac{1}{{t}^{2}}-F$圖象．（選填“t²-F”、“$\frac{1}{t}-F$”或“$\frac{1}{t^2}-F$”）．
④若實驗中力傳感器出現(xiàn)故障，乙同學將鉤碼直接掛在細線上進行實驗，并認為鉤碼重力大小即為滑塊所受拉力大小，保持滑塊質量不變，改變鉤碼的個數(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的關系圖象為C．

Answer 1

分析 根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大�。�
游標卡尺讀數(shù)結果等于固定刻度讀數(shù)加上可動刻度讀數(shù)，不需要估讀．
滑塊經(jīng)過光電門時的瞬時速度可近似認為是滑塊經(jīng)過光電門的平均速度．根據(jù)運動學公式解答．
根據(jù)實驗原理可明確乙同學獲得的圖象，

解答 解：（1）由于每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點，所以相鄰的計數(shù)點間的時間間隔T=0.1s，
根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△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條刻度線與主尺對齊，d=2mm+5×0.05mm=2.25mm；
②實驗時，將滑塊從A位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門B的時間t，滑塊經(jīng)過光電門時的瞬時速度可近似認為是滑塊經(jīng)過光電門的平均速度．
根據(jù)運動學公式得若要得到滑塊的加速度，還需要測量的物理量是A位置到光電門的距離L
③由題意可知，該實驗中保持小車質量M不變，因此有：v²=2as，
v=$\fracrwck81x{t}$，a=$\frac{F}{M}$，
$\frac{3udjmu2^{2}}{{t}^{2}}$=2$\frac{F}{M}$L
所以研究滑塊的加速度與力的關系，處理數(shù)據(jù)時應作出$\frac{1}{{t}^{2}}-F$圖象．
④因用鉤碼的重力表示細線拉力；由于鉤碼的質量不能忽略，故隨著所加砝碼的質量增加，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

點評 本題考查求解加速度的方法，掌握牛頓第二定律在實驗中的應用，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式，注意有效數(shù)字的保留．