Question

2．如圖甲所示為某實驗小組研究“在質量一定的條件下，物體的加速度與外力間的關系”的實驗裝置示意圖，懸掛砂桶的懸線上P處接有傳感器（圖中未畫出），通過傳感器可直接測量懸線上拉力的大小，傳感器的連接未對懸線上的拉力產生影響．
（1）下面列出了一些器材：
電磁打點計時器、紙帶、帶滑輪的長木板、墊塊、小車和砝碼、砂和砂桶．
除以上器材和傳感器外，還需要對實驗器材有：BC．
A．秒表 B．刻度尺 C．低壓交流電源 D．低壓直流電源
（2）實驗中小車會受到阻力的作用，可以使木板適當傾斜來平衡阻力，則下列關于平衡阻力的操作正確的是B（填字母序號）
A．懸掛砂桶，小車不拖紙帶，能夠勻速下滑即可．
B．取下砂桶，打開打點計時器，小車拖著紙帶，能夠勻速下滑即可．
（3）如圖乙所示，A、B、C為三個相鄰的計數點，已知打點計時器的打點周期為0.02s，相鄰計數點之間還有四個點未畫出，A、B間的距離為x₁=5.98cm，B、C間的距離為x₂=7.48cm，則小車的加速度為a=1.50m/s²（結果保留3位有效數字）
（4）實驗中需要（填“需要”或“不需要”）保證砂和砂桶的總質量m遠遠小于小車和車上砝碼的總質量M．

Answer 1

分析 根據實驗原理和需要測量的數據可以知道需要哪些儀器，打點計時器使用交流電源且有計時功能；
平衡摩擦力時，不掛鉤碼，輕推拖著紙帶的小車，小車能夠做勻速直線運動，則摩擦力得到平衡；
根據連續(xù)相等時間內的位移之差是恒量；即△x=aT²即求出加速度；
只有m＜＜M時才可以認為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力．

解答 解：（1）因實驗中打點計時器本身可以記錄時間，故不用秒表，電源應采用交流電流，故需要低壓交流電源，
實驗需要測量物體運動的位移，因此需要刻度尺．故BC正確，AD錯誤；
（2）平衡摩擦力時，要把紙帶與小車連起來，取下砂桶，接通打點計時器電源，輕推小車，讓小車拖著紙帶勻速下滑即可，故B正確，A錯誤，
（3）根據△x=aT²得：a=$\frac{{x}_{2}-{x}_{1}}{{T}^{2}}$，帶入數據得：a=$\frac{7.48-5.98}{0．{1}^{2}}×1{0}^{-2}$=1.50m/s²，
（4）根據牛頓第二定律得：
對m：mg-F_拉=ma
對M：F_拉=Ma
解得：F_拉=$\frac{Mmg}{M+m}$=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$
當M＞＞m時，即小車的質量遠大于砝碼和盤的總質量，繩子的拉力近似等于砝碼和盤的總重力．
故答案為：（1）BC；（2）B；（3）1.50；（4 ）需要．

點評 解決實驗問題的關鍵是明確實驗原理，同時熟練應用基本物理規(guī)律解決實驗問題，要明白公式的△x=aT²的推導和應用，知道為什么沙和沙桶的總質量遠小于小車的質量時沙和沙桶的重力可以認為等于小車的拉力，對于基本知識規(guī)律不但明白是什么還要知道為什么．