Question

12．“探究加速度與力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示．
（1）為減小實(shí)驗(yàn)誤差，砂桶總質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車總質(zhì)量．
（2）在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，計(jì)時(shí)器打點(diǎn)頻率為50Hz．一次操作中得到一條紙帶，在紙帶上取連續(xù)的六個(gè)點(diǎn)，如圖2所示，自A點(diǎn)起，相鄰兩點(diǎn)間的距離分別為10.0mm、12.0mm、14.0mm、16.0mm、18.0mm，則打E點(diǎn)時(shí)小車的速度為0.85m/s，小車的加速度大小為5m/s²．

Answer 1

分析 （1）明確實(shí)驗(yàn)原理，知道實(shí)驗(yàn)中將砂桶的重力視為小車的拉；
（2）紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度和加速度

解答 解：（1）對整體分析，根據(jù)牛頓第二定律得，a=$\frac{mg}{M+m}$，則繩子的拉力F=Ma=$\frac{Mmg}{m+M}$=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，故當(dāng)M＞＞m時(shí)，F(xiàn)=mg，所以應(yīng)砂桶質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量；
（2）由題意可知，AB=10.0mm=0.010m；BC=12.0mm=0.0120m、CD=14.0mm=0.0140m、DE=16.0mm=0.0160m、EF=18.0mm=0.0180m；
利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論得出：
v_E=$\frac{{x}_{DF}}{2T}$=$\frac{0.016+0.018}{2×0.02}$=0.85m/s．
由給出的數(shù)據(jù)可知△x=2mm=0.002m，
位移之差為根據(jù)a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$可得：
a=$\frac{0.002}{0.0{2}^{2}}$=5m/s²；
故答案為：（1）遠(yuǎn)小于；（2）0.85，5．

點(diǎn)評 本題考查“探究加速度與力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，要注意明確實(shí)驗(yàn)原理，知道實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)處理的基本方法，注意在計(jì)算中要進(jìn)行單位的換算