Question

4．某同學(xué)利用如圖裝置探究加速度與合外力的關(guān)系．利用力傳感器測量細線上的拉力．按照如下步驟操作：
①安裝好打點計時器和紙帶，調(diào)整導(dǎo)軌的傾斜程度，平衡小車摩擦力；
②細線通過導(dǎo)軌一端光滑的定滑輪和動滑輪，與力傳感器相連，動滑輪上掛上一定質(zhì)量的鉤碼，將小車?yán)�到靠近打點計時器的一端；
③打開力傳感器并接通打點計時器的電源（頻率為50Hz的交流電源）；
④釋放小車，使小車在軌道上做勻加速直線運動；
⑤關(guān)閉傳感器，記錄下力傳感器的示數(shù)F；通過分析紙帶得到小車加速度a；
⑥改變鉤碼的質(zhì)量，重復(fù)步驟①②③④⑤；
⑦作出a-F圖象，得到實驗結(jié)論．
（1）某學(xué)校使用的是電磁式打點計時器，在釋放小車前，老師拍下了幾個同學(xué)實驗裝置的部分細節(jié)圖，下列圖中操作不正確的是ABC．

（2）本實驗在操作中是否要滿足鉤碼的質(zhì)量遠遠小于小車的質(zhì)量？不需要（填寫“需要”或“不需要”）；某次釋放小車后，力傳感器示數(shù)為F，通過天平測得小車的質(zhì)量為M，動滑輪和鉤碼的總質(zhì)量為m，不計滑輪的摩擦，則小車的加速度理論上應(yīng)等于B．
A．a(chǎn)=$\frac{F}{2M}$
B．a(chǎn)=$\frac{F}{M}$
C．a(chǎn)=$\frac{mg-2F}{M}$
D．a(chǎn)=$\frac{2F}{M}$
（3）如圖是某次實驗測得的紙帶的一段，可以判斷紙帶的左（填“左”或“右”）端與小車連接，在打點計時器打下計數(shù)點6時，鉤碼的瞬時速度大小為0.75（0.73-0.75）m/s（保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）在釋放小車前，紙帶應(yīng)該放在了復(fù)寫紙下方并保持紙帶處于拉直狀態(tài)，電磁式打點計時器應(yīng)使用4-6V交流電源，在釋放小車前，應(yīng)使細線與長木板平行；
（2）本實驗利用力傳感器測量細線上的拉力，不需要用鉤碼的重力代替，根據(jù)牛頓第二定律求解加速度的表達式；
（3）根據(jù)紙帶上打的點的密集判斷哪端與小車相連，中間時刻的瞬時速度等于這段時間內(nèi)的平均速度

解答 解：（1）在釋放小車前，紙帶應(yīng)該放在了復(fù)寫紙下方并保持紙帶處于拉直狀態(tài)，否則紙帶與限位孔的摩擦力更大，誤差更大，故AB錯誤；
C、在釋放小車前，應(yīng)使細線與長木板平行，故C錯誤；
D、電磁式打點計時器應(yīng)使用4-6V交流電源，故D正確．
本題選不正確的，故選：ABC
本實驗利用力傳感器測量細線上的拉力，不需要用鉤碼的重力代替，所以不需要滿足鉤碼的質(zhì)量遠遠小于小車的質(zhì)量，根據(jù)牛頓第二定律得：a=$\frac{F}{m}$，故B正確．
故選：B
（3）紙帶右側(cè)兩點間的距離越來越大，故左端與小車相連，瞬時速度為5到7的平均速度故v=$\frac{0.03}{0.04}m/s=0.75m/s$
故答案為：（1）ABC，（2）不需要，B；（3）左，0.75（0.73-0.75）

點評 這個是課本參考實驗的改進版，用這種方法可以準(zhǔn)確得到小車受到的合外力，而不需要用重物的重力來近似代替，是一個比課本參考方案更好的辦法，題目價值很高．