Question

15．利用圖1裝置可以做力學(xué)中的許多實(shí)驗(yàn)，
（1）以下說(shuō)法正確的是BD．
A．用此裝置“研究勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)”時(shí)，必須設(shè)法消除小車(chē)和滑軌間的摩擦阻力的影響
B．用此裝置“研究勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)”時(shí)，必須調(diào)整滑輪高度使連接小車(chē)的細(xì)線(xiàn)與滑軌平行
C．用此裝置“探究加速度a與力F的關(guān)系”每次改變砝碼及砝碼盤(pán)總質(zhì)量之后，需要重新平衡摩擦力
D．用此裝置“探究加速度a與力F的關(guān)系”應(yīng)使小盤(pán)和盤(pán)內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量
（2）在利用此裝置“探究加速度a與力F的關(guān)系”時(shí)，實(shí)驗(yàn)中按規(guī)范操作打出的一條紙帶的一部分如圖2．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為50Hz的交流電源上，則此次實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下A 點(diǎn)時(shí)小車(chē)的瞬時(shí)速度為0.53m/s．（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）

（3）若用圖1裝置測(cè)定某勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的加速度，并得到如圖3紙帶，從0點(diǎn)開(kāi)始每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間時(shí)間間隔為T(mén)，依照打點(diǎn)的先后順序依次編號(hào)為1、2、3、4、5、6，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離分別記作s₁，s₂，s₃，s₄，s₅，s₆，則測(cè)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的加速度a=$\frac{{s}_{4}+{s}_{5}+{s}_{6}-{s}_{1}-{s}_{2}-{s}_{3}}{9{T}^{2}}$．

Answer 1

分析 （1）利用圖示小車(chē)紙帶裝置可以完成很多實(shí)驗(yàn)，在研究勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)不需要平衡摩擦力，在探究“小車(chē)的加速度與質(zhì)量的關(guān)系”和探究“功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要平衡摩擦力；在探究“小車(chē)的加速度a與力F的關(guān)系”時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律求出加速度a的表達(dá)式，不難得出當(dāng)鈞碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小車(chē)的質(zhì)量時(shí)，加速度a近似等于g的結(jié)論．
（2）根據(jù)中間時(shí)刻的速度等于平均速度求解A點(diǎn)速度．
（3）根據(jù)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的推論△s=aT²，運(yùn)用逐差法求解加速度a．

解答 解：（1）A、此裝置可以用來(lái)研究勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，但不需要平衡摩擦力，故A錯(cuò)誤；
B、用此裝置“研究勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)”時(shí)，為了使小車(chē)做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，必須調(diào)整滑輪高度使連接小車(chē)的細(xì)線(xiàn)與滑軌平行，故B正確．
C、用此裝置“探究加速度a與力F的關(guān)系”時(shí)，通過(guò)增減小車(chē)上的砝碼改變質(zhì)量時(shí)，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度．故C錯(cuò)誤．
D、在利用該裝置來(lái)“探究物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)，設(shè)小車(chē)的質(zhì)量為M，小吊盤(pán)和盤(pán)中物塊的質(zhì)量為m，設(shè)繩子上拉力為F，
以整體為研究對(duì)象有mg=（m+M）a
解得a=$\frac{mg}{M+m}$
以M為研究對(duì)象有繩子的拉力F=Ma=$\frac{M}{M+m}$mg
顯然要有F=mg必有m+M=M，故有M＞＞m，即只有M＞＞m時(shí)才可以認(rèn)為繩對(duì)小車(chē)的拉力大小等于小吊盤(pán)和盤(pán)中物塊的重力．故D正確；
故選：BD．
（2）根據(jù)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的中間時(shí)刻速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度得：
 v_A=$\frac{x}{2T}$=$\frac{21×1{0}^{-2}}{2×0.02}$m/s≈0.53m/s
（3）根據(jù)逐差法得：
s₄-s₁=3a₁T²；s₅-s₂=3a₂T²；s₆-s₃=3a₃T²；
勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的加速度為：a=$\frac{{a}_{1}+{a}_{2}+{a}_{3}}{3}$
聯(lián)立得：a=$\frac{{s}_{4}+{s}_{5}+{s}_{6}-{s}_{1}-{s}_{2}-{s}_{3}}{9{T}^{2}}$
故答案為：（1）BD；（2）0.53；（3）$\frac{{s}_{4}+{s}_{5}+{s}_{6}-{s}_{1}-{s}_{2}-{s}_{3}}{9{T}^{2}}$．

點(diǎn)評(píng) 解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理：勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的推論，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)，然后熟練應(yīng)用物理規(guī)律來(lái)解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，知道勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的速度等于平均速度．明確△s=aT²．