Question

9．在探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)組裝了如圖甲所示的裝置．
（1）該裝置還需要做的調(diào)整是細(xì)線(xiàn)與木板不平行，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用直流電源（至少寫(xiě)出兩項(xiàng)）；
（2）試驗(yàn)中，為了保證砝碼盤(pán)和砝碼所受的總重力近似等于使小車(chē)做勻加速運(yùn)動(dòng)的拉力，砝碼盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量m與小車(chē)和車(chē)上砝碼的總質(zhì)量M之間應(yīng)滿(mǎn)足的條件是m＜＜M；
（3）裝置調(diào)整正確后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，為了直觀(guān)地判斷出加速度a與小車(chē)總質(zhì)量M的關(guān)系，應(yīng)作出a與$\frac{1}{M}$（選填“M”或“$\frac{1}{M}$”）的關(guān)系圖象；
（4）如圖乙為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶（相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)打點(diǎn)未畫(huà)出），打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為0.02s，則打B點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度為0.43m/s，小車(chē)的加速度大小為0.84m/s²（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)使用交流電源，實(shí)驗(yàn)前要平衡摩擦力，應(yīng)調(diào)整定滑輪的高度使細(xì)線(xiàn)與木板平行．
（2）當(dāng)砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量時(shí)可以近似認(rèn)為小車(chē)受到的拉力等于砝碼的重力．
（3）根據(jù)牛頓第二定律求出a與M的關(guān)系，然后分析答題．
（4）根據(jù)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的推論求出小車(chē)的瞬時(shí)速度與加速度．

解答 解：（1）由圖甲所示可知，細(xì)線(xiàn)與木板不平行，使用直流電源，沒(méi)有平衡摩擦力，這些都是錯(cuò)誤的；
（2）當(dāng)砝碼與砝碼盤(pán)的質(zhì)量m遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量M，即：m＜＜M時(shí)，小車(chē)受到的拉力可以近似認(rèn)為等于砝碼與砝碼盤(pán)的重力．
（3）由牛頓第二定律可知，加速度：a=$\frac{1}{M}$F，在F一定時(shí)，a與$\frac{1}{M}$成正比，為方便實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、直觀(guān)地判斷出加速度a與小車(chē)總質(zhì)量M的關(guān)系，應(yīng)作出a與$\frac{1}{M}$的關(guān)系圖象．
（4）相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出，則計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔：t=0.02×5=0.1s，
打B點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度：v_B=$\frac{AC}{2t}$=$\frac{0.0388+0.0472}{2×0.1}$=0.43m/s，
由勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的推論：△x=at²可知，加速度：a=$\frac{CD-AB}{2{t}^{2}}$=$\frac{0.056-0.0388}{2×0．{1}^{2}}$=0.84m/s²．
故答案為：（1）細(xì)線(xiàn)與木板不平行，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用直流電源；（2）m＜＜M；（3）$\frac{1}{M}$；（4）0.43；0.84．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，知道實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)是解題的關(guān)鍵，應(yīng)用勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的推論可以求出小車(chē)的瞬時(shí)速度與加速度．