Question

18．下列幾個(gè)圖分別是探究“功與物體速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)、“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)和“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)裝置圖．其中探究“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)裝置圖是丙（填寫“甲”、“乙”、“丙”）；圖甲中由于用砝碼和砝碼盤的總重力代替小車?yán)�力，因此要求砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量（填寫“大于”、“小于”、“遠(yuǎn)大于”、“遠(yuǎn)小于”）；圖甲中實(shí)驗(yàn)前需平衡摩擦力，平衡摩擦力時(shí)紙帶需要掛上小車并穿過限位孔（填寫“需要”、“不需”）；這三個(gè)實(shí)驗(yàn)都使用了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器用交流電源（填寫“直流”、“交流”、“交直流均可”）．
利用圖丙這個(gè)裝置也可以測量重錘下落的加速度a的數(shù)值．根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上連續(xù)的五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E，測出各點(diǎn)之間的距離如圖丁所示．使用交流電的頻率為f，則計(jì)算重錘下落的加速度的表達(dá)式a=$\frac{{（x}_{3}+{{x}_{4}-x}_{1}{-x}_{2}{）f}^{2}}{4}$．（用x₁、x₂、x₃、x₄及f表示）

Answer 1

分析 探究“功與物體速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)和“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)均需要平衡摩擦力，這樣物體所受的拉力才為物體受到的合力．“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，只有當(dāng)滿足砝碼總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時(shí)，繩子拉力大小才等于砝碼的重力．“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)是研究自由落體運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能守恒．

解答 解：“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)是研究自由落體運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能守恒，其中探究“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)裝置圖是丙；
根據(jù)牛頓第二定律可得出繩子拉力F=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，可見，只有滿足m＜＜M時(shí)，F(xiàn)≈mg，故若用砝瑪和砝碼盤的總重力代替小車?yán)�力，就�?yīng)要求砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量；圖甲中實(shí)驗(yàn)前需平衡摩擦力，平衡摩擦力時(shí)不能掛上砝碼盤（但需要將紙帶穿好，并且打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常運(yùn)行）；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要交流電源；
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：x₃-x₁=2a₁T² 
x₄-x₂=2a₂T² 
為了更加準(zhǔn)確的求解加速度，我們對(duì)兩個(gè)加速度取平均值
得：a=$\frac{1}{2}$（a₁+a₂）=$\frac{{（x}_{3}+{{x}_{4}-x}_{1}{-x}_{2}{）f}^{2}}{4}$．
故答案為：丙、遠(yuǎn)小于、需要、交流、$\frac{{（x}_{3}+{{x}_{4}-x}_{1}{-x}_{2}{）f}^{2}}{4}$．

點(diǎn)評(píng) 明確每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)是解決實(shí)驗(yàn)問題的關(guān)鍵．要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問題的能力，在平時(shí)練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的理解與應(yīng)用．