Question

17．小明同學用如圖1所示的實驗裝置探究加速度與力的關系，實驗中保持小車質量不變，通過改變砝碼的數量來改變合力大小．

（1）小明在某一次實驗中通過打點計時器得到紙帶部分情況如圖2所示，請回答下列問題：（每兩個記數點間有4個點未標出）
①此次實驗中紙帶左端與小車相連（填“左”或“右”）；
②紙帶記錄點3對應的小車速度為0.65m/s；
③則此次實驗中測得的小車加速度為1.5m/s²；
（2）小明每次實驗增加一質量為50g的砝碼來改變拉力大小，并記錄小車的加速度，如果小車的質量為100g，細線質量可以忽略，一切摩擦不計．則小車加速度隨砝碼個數變化的曲線最符合實際的應是圖3中的D．

Answer 1

分析 （1）了解打點計算器的工作原理，根據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D點時小車的瞬時速度大小．
根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小
（2）根據牛頓第二定律表示出加速度進行分析求解．

解答 解：（1）小車拖動紙帶運動時做勻加速直線運動，所以速度越來越大，故相等的時間間隔內位移越來越大，所以紙帶應與紙帶的左端相連．
根據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為：
${v}_{3}^{\;}=\frac{{x}_{24}^{\;}}{2T}=\frac{20.16-7.07}{2×0.1}×1{0}_{\;}^{-2}=0.65m/s$
根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小為：
$a=\frac{{x}_{35}^{\;}-{x}_{13}^{\;}}{（2×0.1）_{\;}^{2}}=\frac{（28.94-12.86）-（12.86-2.78）}{0.04}×$$1{0}_{\;}^{-2}$=1.5$m/{s}_{\;}^{2}$
②根據牛頓第二定律得：
對m：mg-F_拉=ma
對M：F_拉=Ma
解得：F_拉=$\frac{mMg}{m+M}$所以小車加速度a=$\frac{mg}{m+M}$=$\frac{g}{1+\frac{M}{m}}$每次實驗在吊掛之處逐次增加一個質量為50g的砝碼，即m增大，
所以描述小車加速度隨著吊掛砝碼個數的變化最為適合是D，
故答案為：（1）①左   ②0.65   ③1.5    （2）D

點評 要提高應用勻變速直線的規律以及推論解答實驗問題的能力，在平時練習中要加強基礎知識的理解與應用．解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數據處理以及注意事項，同時要熟練應用所學基本規律解決實驗問題．