Question

3．在《探究加速度與合力、質(zhì)量的關(guān)系》的實驗中：
（1）電火花打點(diǎn)計時器，它使用交流電源（填“直流”或“交流”）．
（2）實驗前，先在長木板下面遠(yuǎn)離定滑輪的一端墊上小木塊，并做適當(dāng)調(diào)整，使放在長木板上的小車恰好做勻速直線運(yùn)動，然后才開始實驗，這樣的目的是平衡摩擦力．

（3）實驗過程中，小車質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)大于所掛重物質(zhì)量．（遠(yuǎn)小于、遠(yuǎn)大于、等于）
（4）某同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出a-F圖線，如圖1所示．圖線的延長線沒有過坐標(biāo)原點(diǎn)，可能原因是沒有平衡摩擦力或平衡不足．
（5）實驗中打點(diǎn)計時器所使用的電源頻率為50Hz，圖2中給出的是實驗中獲取的紙帶的一部分：1、2、3、4、5是計數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計數(shù)點(diǎn)間還有4個打點(diǎn)未標(biāo)出，由該紙帶可求得小車的加速度a=1.07m/s²．

Answer 1

分析 （1）電火花計時器和電磁打點(diǎn)計時器一樣，工作時使用交流電源，當(dāng)電源的頻率是50Hz時，每隔0.02s打一次點(diǎn)；
（2）實驗前要平衡摩擦力，方法是：把長木板沒有定滑輪的一端墊高，小車在長木板上能夠做勻速直線運(yùn)動；
（3）平衡摩擦力后，可認(rèn)為細(xì)繩對小車的拉力F等于砝碼和小桶的總重力，需滿足的條件是砝碼和小桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量；
（4）實驗時要平衡摩擦力，不平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，小車受到的合力小于線的拉力，a-F圖象不過原點(diǎn)，在F軸上有截距；平衡摩擦力時如果木板墊得過高，過平衡摩擦力，在小車受到的合力大于線的拉力，a-F圖象不過原點(diǎn)，在a軸上有截距；
（5）打點(diǎn)計時器所使用的是交流電源．電源的頻率為50Hz時，每隔0.02s打一個點(diǎn)．根據(jù)逐差法可求出加速度的數(shù)值．

解答 解：（1）電火花計時器和電磁打點(diǎn)計時器一樣，工作時使用交流電源，當(dāng)電源的頻率是50Hz時，每隔0.02s打一次點(diǎn)．
（2）實驗前，先在長木板下面遠(yuǎn)離定滑輪的一端墊上小木塊，并做適當(dāng)調(diào)整，
使放在長木板上的小車恰好做勻速直線運(yùn)動，然后才開始實驗，這樣的目的是平衡小車受到的摩擦力．
（3）平衡摩擦力后，根據(jù)牛頓第二定律，有
對重物，有 mg-F=ma
對小車，有 F=Ma
解得 F=$\frac{M}{M+m}$mg
當(dāng)m＜＜M時，F(xiàn)≈mg，即當(dāng)砝碼和小桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量時，可認(rèn)為細(xì)繩對小車的拉力F等于砝碼和小桶的總重力．
（4）由圖示a-F圖象可知，圖線不過原點(diǎn)，在F軸上有截距，這說明當(dāng)拉力大到一定程度時，
小車所受合力才不為零，才有加速度，這可能是：沒有平衡摩擦力或平衡不足造成的．
（5）打點(diǎn)計時器所使用的是交流電源．電源的頻率為50Hz時，每隔0.02s打一個點(diǎn)．因每相鄰兩計數(shù)點(diǎn)間還有4個打點(diǎn)未標(biāo)出，所以每兩個計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔是：T=5×0.02s=0.1s
根據(jù)作差法得：
a=$\frac{{x}_{4}+{x}_{3}-{x}_{2}-{x}_{1}}{4{T}^{2}}=\frac{0.0472+0.0355-0.0255-0.0144}{4×0．{1}^{2}}$=1.07m/s²
故答案為：（1）交流；（2）平衡摩擦力；（3）遠(yuǎn)大于；（4）沒有平衡摩擦力或平衡不足；（5）1.07

點(diǎn)評 在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗中，首先掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項．其中平衡摩擦力的原因以及做法在實驗中應(yīng)當(dāng)清楚．