Question

4．①某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)探究小車(chē)的加速度a與小車(chē)所受拉力F及質(zhì)量m關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，圖甲為實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖．小車(chē)前端固定著拉力傳感器，細(xì)繩系在傳感器上，繩的拉力大小可從傳感器上顯示出來(lái)．為了減小實(shí)驗(yàn)所帶來(lái)的誤差，你認(rèn)為下列說(shuō)法正確的是：AB．
A、需要平衡摩擦力                    B、細(xì)繩與木板平面需平行
C、鉤碼的重力要遠(yuǎn)小于小車(chē)的總重力    D、實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)應(yīng)先釋放小車(chē)再接通電源
②用此裝置能否驗(yàn)證機(jī)械能守恒？不能（填“能”或“不能”）；能否驗(yàn)證動(dòng)能定理？能（填“能”或“不能”）．
③如圖乙所示是某次探究a與F關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電源的頻率為50Hz，其中A、B、C、D、E是計(jì)數(shù)點(diǎn)（每打5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)），距離如圖所示，其中L₁=3.07cm，L₂=12.38cm，L₃=27.87cm，L₄=49.62cm．則打C點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度為1.24m/s；小車(chē)的加速度為6.22m/s²．（計(jì)算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 該實(shí)驗(yàn)裝置于驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)裝置相同，為了使繩子的拉力等于小車(chē)受到的合力，實(shí)驗(yàn)前需要平衡摩擦力且細(xì)繩與木板平面需平行，繩的拉力大小可從傳感器上顯示出來(lái)，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度和加速度．

解答 解：（1）A、為了使繩子的拉力等于小車(chē)受到的合力，實(shí)驗(yàn)前需要平衡摩擦力且細(xì)繩與木板平面需平行，故AB正確；
C、本實(shí)驗(yàn)繩子的拉力由傳感器上顯示出來(lái)，不需要用重物的重力代替，所以不需要滿足鉤碼的重力要遠(yuǎn)小于小車(chē)的總重力，故C錯(cuò)誤；
D、實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)應(yīng)先接通電源再釋放小車(chē)，故D錯(cuò)誤；
故選：AB
（2）此裝置中小車(chē)的機(jī)械能增加，不能用此裝置能否驗(yàn)證機(jī)械能守恒，
但可以驗(yàn)證動(dòng)能定理，根據(jù)繩子拉力做的功與小車(chē)動(dòng)能變化量的關(guān)系驗(yàn)證動(dòng)能定理；
（3）每打5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1s，
小車(chē)通過(guò)C點(diǎn)的速度v_C=$\frac{{x}_{BD}}{2T}=\frac{0.2787-0.0307}{0.2}$=1.24m/s．
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小，
得：x_CD-x_AB=2a₁T²
x_DE-x_BC=2a₂T²
為了更加準(zhǔn)確的求解加速度，我們對(duì)三個(gè)加速度取平均值
得：a=$\frac{1}{2}$（a₁+a₂）
解得：a=6.22m/s²．
故答案為：①AB；②不能；能；③1.24；6.22

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握平衡摩擦力的方法，紙帶的處理．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．