Question

18．圖1所示為某同學(xué)研究“在外力一定的條件下，物體的加速度與其質(zhì)量間的關(guān)系”的實驗裝置示意圖．

（1）下面列出了一些實驗器材：
電磁打點計時器、紙帶、帶滑輪的長木板、墊塊、小車和砝碼、砂和砂桶、刻度尺．
除以上器材外，還需要的實驗器材有：BC．
A．秒表    B．天平（附砝碼）   C．低壓交流電源    D．低壓直流電源
（2）實驗中，需要補償打點計時器對小車的阻力及其它阻力：小車放在木板上，后面固定一條紙帶，紙帶穿過打點計時器．把木板一端墊高，調(diào)節(jié)木板的傾斜度，使小車在不受繩的拉力時能拖動紙帶沿木板做勻速直線運動．
（3）實驗中，為了保證砂和砂桶所受的重力近似等于使小車做勻加速運動的拉力，砂和砂桶的總質(zhì)量m與小車和車上砝碼的總質(zhì)量M之間應(yīng)滿足的條件是m《M．這樣，在改變小車上砝碼的質(zhì)量時，只要砂和砂桶質(zhì)量不變，就可以認(rèn)為小車所受拉力幾乎不變．
（4）如圖2所示，A、B、C為三個相鄰的計數(shù)點，若相鄰計數(shù)點之間的時間間隔為T，A、B間的距離為x₁，B、C間的距離為x₂，則小車的加速度的表達(dá)式a=$\frac{{x}_{2}^{\;}-{x}_{1}^{\;}}{{T}_{\;}^{2}}$．已知T=0.10s，x₁=5.90cm，x₂=6.46cm，則a=0.56m/s²（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項．我們要從儀器的使用和長度的測量去考慮器材
（2）本實驗中要求用沙和沙桶的拉力等效代替繩子的拉力，故應(yīng)保證小車受到的摩擦力為零，根據(jù)平衡摩擦力的方法求解；
（3）在砂桶質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的情況下，可以近似認(rèn)為小車受到的拉力等于砂桶受到的重力；
（4）可利用勻變速直線運動的推論△x=aT²求解加速度．

解答 解：（1）用天平測量小車的質(zhì)量，用交流電源供打點計時器使用，故選BC；
（2）平衡摩擦力時，把木板一端墊高，調(diào)節(jié)木板的傾斜度，使小車在不受繩的拉力時能拖動紙帶沿木板做勻速直線運動即可；
（3）假設(shè)小車的加速度為a，拉力為F
對砂和砂桶：mg-F=ma；對小車：F=Ma；
聯(lián)立得：F=$\frac{Mmg}{M+m}$，故只有在M＞＞m的情況下近似認(rèn)為拉力等于mg．
（4）由△x=aT²得：a=$\frac{{x}_{2}^{\;}-{x}_{1}^{\;}}{{T}_{\;}^{2}}$，
代入數(shù)據(jù)得：a=$\frac{6.46cm-5.90cm}{（0.1s）_{\;}^{2}}=56cm/{s}_{\;}^{2}=0.56m/{s}_{\;}^{2}$
故答案為：（1）BC            （2）勻速直線      （3）m《M           $\frac{{x}_{2}^{\;}-{x}_{1}^{\;}}{{T}_{\;}^{2}}$       （4）0.56

點評 解決實驗問題的關(guān)鍵是明確實驗原理，同時熟練應(yīng)用基本物理規(guī)律解決實驗問題，知道為什么沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量時砂和砂桶的重力可以認(rèn)為等于小車的拉力，對于基本知識規(guī)律不但明白是什么還要知道為什么．