Question

某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲以如圖1裝置中的小車為對(duì)象“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)，他們在實(shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖所示的裝置，另外他們還找到了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊、細(xì)沙．當(dāng)小車連接上紙帶，用細(xì)線通過滑輪掛上空的小沙桶時(shí)，釋放小桶，小車處于靜止?fàn)顟B(tài)．若你是小組中的一位成員，要完成該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，則：

（1）你認(rèn)為還需要的實(shí)驗(yàn)器材有______；
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)為了保證小車受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等，沙和沙桶的總質(zhì)量應(yīng)滿足的實(shí)驗(yàn)條件是______，實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要做的步驟是______；
（3）該同學(xué)得到一條如圖2所示的一段紙帶，測得AB=3.82cm，BC=4.58cm．已知交變電流頻率是50Hz，則打B點(diǎn)時(shí)物體的瞬時(shí)速度為______m/s；小車的加速度a=______m/s²．

Answer 1

（1）實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證動(dòng)能增加量和總功是否相等，故需要求出總功和動(dòng)能，滑塊的拉力大小認(rèn)為等于沙和沙桶的重力，因此需要天平測量沙和沙桶的質(zhì)量以及滑塊的質(zhì)量，用刻度尺測量計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離從而求出滑塊的速度，故還要天平和刻度尺．
（2）設(shè)繩子上拉力為F，對(duì)小車根據(jù)牛頓第二定律有：F=Ma，對(duì)砂桶和砂有：mg-F=ma，由此解得：
F=

mg

1+ m M

，由此可知當(dāng)M＞＞m時(shí)，砂和砂桶的重力等于繩子的拉力，所以若使繩子拉力近似等于沙和沙桶的重力，應(yīng)滿足的條件是沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量．
同是為了保證細(xì)線拉力等于滑塊所受的合外力，首先要將木板一端抬高，以平衡摩擦力．
（3）由于每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有1個(gè)點(diǎn)，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.04s，
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上B點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大�。�
v_B=

xAC

2T

=

0.0382+0.0458

2×0.04

m/s=1.05m/s
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，
得：a=

xBC-xAB

T2

=

0.0458-0.0382

0.042

m/s2=4.75m/s²．
故答案為：（1）刻度尺、天平；（2）沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量；平衡小車受到的摩擦力；（3）1.05；4.75．