Question

20．如圖（a）為某同學(xué)設(shè)計的“探究加速度與物體所受合力F及質(zhì)量m的關(guān)系”實驗裝置簡圖，A為小車，B為電火花打點計時器，C為裝有砝碼的小桶，D為一端帶有定滑輪的長木板，在實驗中近似認(rèn)為細(xì)線對小車?yán)�力F的大小等于砝碼和小桶的總重力，小車運動加速度a可用紙帶上的點求得：
（1）實驗過程中，電火花打點計時器應(yīng)接在交流（選填“直流”或“交流”）電源上，調(diào)整定滑輪的高度，應(yīng)使細(xì)線與長木板平行．
（2）圖（b）是實驗中獲取的一條紙帶的一部分，電火花打點間隔為0.02s，其中0、1、2、3、4是計數(shù)點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個點（圖中未標(biāo)出），計數(shù)點間的距離如圖所示，則打“3”計數(shù)點時小車的速度大小為0.26m/s，由紙帶求出沾上車的加速度的大小a=0.49m/s²．（計算結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）
（3）在“探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系”時，以小車質(zhì)量的倒數(shù)為橫坐標(biāo)，以小車的加速度為縱坐標(biāo)建立平面直角坐標(biāo)系，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出了如圖（d）所示的圖象，根據(jù)圖象可得出實驗結(jié)論，即加速度與質(zhì)量成反比；并且可求得該實驗中小車受到的拉力大小為0.5N．

Answer 1

分析 （1）電火花打點計時器應(yīng)使用交流電源，為了使繩子的拉力等于合力，繩子的方向應(yīng)與長木板平行；
（2）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，根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上打3點時小車的瞬時速度大小．
（3）根據(jù)圖象a與$\frac{1}{m}$的斜率含義，從而求解拉力大�。�

解答 解：（1）電火花打點計時器應(yīng)接在220V交流電源上，調(diào)整定滑輪的高度，應(yīng)使細(xì)線與長木板平行；
（2）根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度得：
${v}_{3}=\frac{{x}_{3}+{x}_{4}}{2T}=\frac{0.024+0.0288}{0.2}=0.26m/{s}^{2}$，
根據(jù)作差法得：
a=$\frac{{x}_{4}+{x}_{3}-{x}_{2}-{x}_{1}}{4{T}^{2}}$=$\frac{0.0288+0.0240-0.0189-0.0140}{0.04}$=0.49m/s²．
（3）根據(jù)圖象d可知，當(dāng)拉力一定時，加速度與質(zhì)量成反比，設(shè)小車質(zhì)量為m，小車受到外力為F，由牛頓第二定律有F=ma；
則有：a=$F\frac{1}{m}$，
所以a-$\frac{1}{m}$圖象的斜率為F，故有：F=$\frac{1.5}{3.0}$=0.5N
故答案為：（1）交流；與長木板平行；（2）0.26；0.49；（3）成反比；0.5

點評 本題考查了打點計時器的應(yīng)用及打出的紙帶的處理方法，有利于學(xué)生基本知識的掌握，同時也考查了學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)的處理方法，及試驗條件的掌握，難度適中．