Question

20．如圖（a）為某同學(xué)設(shè)計的“探究加速度與物體所受合力F及質(zhì)量m的關(guān)系”實驗裝置簡圖，A為小車，B為電火花打點計時器，C為裝有砝碼的小桶，D為一端帶有定滑輪的長方形木板．在實驗中近似認為細線對小車拉力F的大小等于砝碼和小桶的總重力，小車運動加速度a可用紙帶上的數(shù)據(jù)求得．

（1）實驗過程中，電火花打點計時器應(yīng)接在交流（選填“直流”或“交流”）電源上，為保證小車受到水平拉力，應(yīng)調(diào)整定滑輪的高度，使細線與木板平行．
（2）圖（b）是實驗中獲取的一條紙帶的一部分，電火花打點計時器的電源頻率為50Hz，其中0、1、2、3、4是計數(shù)點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個點（圖中未標出），計數(shù)點間的距離如圖所示，打“3”計數(shù)點時小車的速度大小為0.26m/s，由紙帶求出小車的加速度的大小a=0.50m/s²．（計算結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）
（3）在“探究加速度與合外力的關(guān)系”時，保持小車的質(zhì)量不變，改變小桶中砝碼的質(zhì)量，該同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F關(guān)系圖線如圖（c）所示，該圖線不通過坐標原點，試分析圖線不通過坐標原點的原因為平衡摩擦力過度．

Answer 1

分析 根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出計數(shù)點3的瞬時速度，根據(jù)連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差是一恒量，運用逐差法求出小車的加速度大�。�
根據(jù)F等于零時，加速度a不等于零分析圖線不過原點的原因．

解答 解：（1）電火花打點計時器應(yīng)接在交流電源上，為保證小車受到水平拉力，應(yīng)調(diào)整定滑輪的高度，使細線與木板平行．
（2）計數(shù)點3的瞬時速度為：${v}_{3}=\frac{{x}_{24}}{2T}=\frac{（2.40+2.88）×1{0}^{-2}}{0.2}m/s$=0.26m/s，
根據(jù)△x=aT²，運用逐差法得：a=$\frac{{x}_{24}-{x}_{02}}{4{T}^{2}}=\frac{（2.40+2.88-1.40-1.89）×1{0}^{-2}}{4×0.01}$=0.50m/s²．
（3）由圖線可知，F(xiàn)等于零時，加速度a不等于零，可知平衡摩擦力過度．
故答案為：（1）交流，細線與木板平行；（2）0.26，0.50；（3）平衡摩擦力過度（或者木板墊起的角度過大）

點評 解決本題的關(guān)鍵掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度和加速度，關(guān)鍵是勻變速直線運動推論的運用．