Question

14．為了“驗證牛頓第二定律”，某同學設計了如下實驗方案：
A．實驗裝置如圖甲所示，一端系在滑塊上的輕質細繩通過轉軸光滑的輕質滑輪，另一端掛一質量為m=0.5kg的鉤碼，用墊塊將光滑的長木板有定滑輪的一端墊起．調整長木板的傾角，直至輕推滑塊后，滑塊沿光滑長木板向下做勻速直線運動．
B．保持長木板的傾角不變，取下細繩和鉤碼，接好紙帶，接通打點計時器的電源，然后讓滑塊沿長木板滑下，打點計時器打下的紙帶如圖乙所示．
請回答下列問題：（要求保留三位有效數(shù)字）
①圖乙中紙帶的哪端與滑塊相連F．選填A或F
②圖乙中相鄰兩個計數(shù)點之間還有4個打印點未畫出，打點計時器接頻率為50Hz的交流電源，根據(jù)圖乙求出滑塊的加速度a=1.65m/s²．
③不計紙帶與打點計時器間的阻力，滑塊的質量M=2.97kg．（g取9.8m/s²）

Answer 1

分析 （1）滑塊拖動紙帶下落的運動過程中，速度越來越快，所以相等時間內運動的位移越來越大，進而判斷哪端與滑塊相連．
（2）根根據(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．
（3）根據(jù)牛頓第二定律F=Ma即可求解質量

解答 解：①因為打點計時器每隔0.02s打一個點，兩個計數(shù)點之間還有4個打點未畫出，所以兩個計數(shù)點的時間間隔為T=0.1s，時間間隔是定值，滑塊拖動紙帶下落的運動過程中，速度越來越快，所以相等時間內運動的位移越來越大．所以圖乙中紙帶的F端與滑塊相連；
②根據(jù)△x=aT²利用逐差法，a=$\frac{{x}_{3}-{x}_{1}+{x}_{4}-{x}_{2}}{4{T}^{2}}=\frac{0.0625-0.0130+0.0790-0.0295}{0.04}$=1.65m/s²．
③由A步驟可知，取下細繩和鉤碼后，滑塊受到的合外力F=0.5×9.8=4.9N，根據(jù)牛頓第二定律得：M=$\frac{F}{a}=\frac{0.5×9.8}{1.65}=2.97$kg；
故答案為：①F；②1.65；③2.97

點評 探究加速度與質量關系時，應控制拉力不變而改變小車質量，實驗時要注意小車質量應遠大于重物質量．紙帶處理時能利用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實驗問題，在平時練習中要加強基礎知識的理解與應用，提高解決問題能力