Question

13．某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲“探究小車動能變化與合外力對它所做功的關(guān)系”，在實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了如圖1所示甲、乙兩套裝置，圖中A為小車，B為打點(diǎn)計(jì)時器，C為彈簧測力計(jì)，P為小桶（內(nèi)有砂子），一端帶有定滑輪的足夠長的木板水平放置．

（1）如果忽略滑輪與繩間的摩擦，小組成員認(rèn)為圖甲中彈簧測力計(jì)的示數(shù)即為小車受到的拉力大小，而圖乙中彈簧測力計(jì)示數(shù)的二倍為小車受到的拉力大小，請判斷小組成員分析的是否正確，若不正確，簡要說明不正確的原因：說法不正確．因?yàn)楫?dāng)小車加速運(yùn)動時，考慮滑輪的質(zhì)量，小車所受到的拉力小于（或不等于）彈簧秤示數(shù)的二倍．
（2）選擇了上述一種合理的方法后，要順利完成該實(shí)驗(yàn)，除圖中實(shí)驗(yàn)儀器和低壓交流電源（含導(dǎo)線）外，還必需的兩個實(shí)驗(yàn)儀器是刻度尺、天平．
（3）該實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)小車受的阻力對實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響較大，請你利用該裝置測出小車受到的阻力大小，其方法是：調(diào)整小桶內(nèi)沙子質(zhì)量，輕推小車，使小車拖動紙帶做勻速運(yùn)動，則彈簧秤的示數(shù)等于小車受到的阻力大�。�
（4）在上述實(shí)驗(yàn)操作中，打點(diǎn)計(jì)時器使用的交流電頻率為50Hz．某同學(xué)打出的一段紙帶如圖2所示，O、A、B…F為打點(diǎn)計(jì)時器連續(xù)打出的計(jì)時點(diǎn)，根據(jù)圖中數(shù)據(jù)求出小車運(yùn)動時與紙帶上E點(diǎn)相對應(yīng)的瞬時速度v_E=1.39m/s．（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）甲圖中繩子的拉力與彈簧的拉力相等，乙圖中，若不考慮動滑輪的質(zhì)量，彈簧秤拉力的2倍等于繩子的拉力，考慮動滑輪的質(zhì)量，則彈簧秤拉力的2倍大于繩子的拉力．
（2）實(shí)驗(yàn)中要測量小車的動能，根據(jù)所需測量的物理量確定測量的器材．
（3）根據(jù)平衡，結(jié)合小車做勻速直線運(yùn)動，求出小車所受的阻力大小．
（4）根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出E點(diǎn)的瞬時速度

解答 解：（1）在甲圖中，小車的拉力等于彈簧秤的拉力，在乙圖中，考慮到動滑輪的質(zhì)量，設(shè)彈簧秤的拉力為F，則2F-T=ma，知小車所受到的拉力小于（或不等于）彈簧秤示數(shù)的二倍．
（2）該實(shí)驗(yàn)要計(jì)算出小車的動能，所以要天平，要測量長度，還需要刻度尺；
（3）調(diào)整小桶內(nèi)沙子質(zhì)量，輕推小車，使小車拖動紙帶做勻速運(yùn)動，則彈簧秤的示數(shù)等于小車受到的阻力大�。�
（4）E點(diǎn)的速度等于DF段的平均速度，為：${v}_{E}=\frac{{x}_{DF}}{2T}$=$\frac{0.1196-0.064}{0.04}$m/s=1.39m/s．
故答案為：（1）不正確．
因?yàn)楫?dāng)小車加速運(yùn)動時，考慮滑輪的質(zhì)量，小車所受到的拉力小于（或不等于）彈簧秤示數(shù)的二倍；
（2）刻度尺、天平；
（3）調(diào)整小桶內(nèi)沙子質(zhì)量，輕推小車，使小車拖動紙帶做勻速運(yùn)動，則彈簧秤的示數(shù)等于小車受到的阻力大�。�；
（4）1.39

點(diǎn)評 對于實(shí)驗(yàn)的考查應(yīng)要注意實(shí)驗(yàn)的原理，通過原理體會實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)處理方法及儀器的選擇；有條件的最好親手做一下實(shí)驗(yàn)．