Question

在采用圖1所示裝置，探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實驗中，小車及車中砝碼的總質(zhì)量用M表示，沙和桶的總質(zhì)量用m表示．

（1）當(dāng)滿足______關(guān)系時，可認為繩對小車的拉力大小等于沙和桶的總重力
（2）實驗中平衡摩擦力的目的是______．
（3）在本實驗中，下列做法正確的是______．
A．平衡摩擦力時，應(yīng)將沙和桶用細繩通過定滑輪系在小車上
B．每次改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力
C．實驗時先接通打點計時器電源，再放開小車
D．小車運動的加速度可用天平測出M及m后直接用公式a=mg/M求出
（4）圖2是在m=100g、M=1kg條件下打出的一條紙帶．O為起點，A、B、C為三個相鄰的計數(shù)點，相鄰的計數(shù)點之間有四個點沒有標(biāo)出，有關(guān)數(shù)據(jù)如圖所示．已知打點計時器使用交流電源的頻率為50Hz，則小車的加速度a=______m/s²；打B點時小車的速度v_B=______m/s．（保留3位有效數(shù)字）

Answer 1

解：（1）以整體為研究對象有mg=（m+M）a
解得a=，
以M為研究對象有繩子的拉力F=Ma顯然要有F=mg必有m+M=M，
故有m＜＜M，即只有m＜＜M時才可以認為繩對小車的拉力大小等于沙和桶的總重力
（2）小車受到的合力F是拉力與摩擦力之差，平衡摩擦力的目的是使合力等于繩的拉力
（3）A、平衡摩擦力應(yīng)沒有外在影響，只讓小車在木板上自由狀態(tài)，故A錯誤
B、平衡摩擦力的結(jié)果是mgsinθ=μmgcosθ，顯然與質(zhì)量無關(guān)，故改變質(zhì)量時不必重新平衡，故B正確
C、實驗時先接通打點計時器電源，再放開小車，故C正確
D、小車受到的合力與mg的值有差別，應(yīng)尊重實驗事實，故D錯誤
（4）相鄰計數(shù)點A、B、C間的時間間隔T=5×0.02s=0.1s
x_BC-x_AB=aT²
∴a=×10^-2m/s²=0.950m/s²
v_B==×10^-2m/s=0.998m/s
故答案為：（1）m＜＜M；
（2）使繩子的拉力等于小車受到的合力；
（3）BC
（4）0.950，0.988
分析：（1）要求在什么情況下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，需求出繩子的拉力，而要求繩子的拉力，應(yīng)先以整體為研究對象求出整體的加速度，再以M為研究對象求出繩子的拉力，通過比較發(fā)現(xiàn)，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．（使失重帶來的誤差減�。�
（2）實驗中我們將小車受到的合力認為等于繩子的拉力（沙和桶的總重力），沒有考慮小車與木板間的摩擦力，故應(yīng)將摩擦力平衡掉，以減小實驗誤差
（3）實驗中的一些注意事項，平衡摩擦力應(yīng)沒有外在影響，只讓小車在木板上自由狀態(tài)，平衡的結(jié)果是mgsinθ=μmgcosθ，顯然與質(zhì)量無關(guān)，故改變質(zhì)量時不必重新平衡，打點計時器應(yīng)先通電在釋放小車，小車運動的加速度應(yīng)該利用紙帶點跡求出，尊重實驗事實
（4）利用紙帶結(jié)合勻變速運動特點求解平均速度和推論（△x=aT²）求加速度
點評：只要真正掌握了實驗原理就能順利解決此類實驗題目，而實驗步驟，實驗數(shù)據(jù)的處理都與實驗原理有關(guān)，故要加強對實驗原理的學(xué)習(xí)和掌握