Question

5．為了探究質(zhì)量一定的物體，其加速度口與所受合外力F的關(guān)系，一同學(xué)設(shè)計了如圖1所示的實驗裝置，其中M為帶滑輪的小車的質(zhì)量（包含滑輪質(zhì)量），優(yōu)為砂和砂桶的質(zhì)量．

（1）關(guān)于實驗操作過程和注意事項，下列說法正確的是BC
A．用天平測出砂和砂桶的質(zhì)量
B．將帶滑輪的長木板右端墊高，以平衡摩擦力
C小車靠近打點計時器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時記錄力電傳感器所顯示的示數(shù)
D．為減小誤差，實驗中一定要保證砂和砂桶的質(zhì)量優(yōu)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M
（2）該同學(xué)在實驗中得到如圖2所示的一條紙帶，從比較清晰的某點起，取五個計數(shù)點，分別標(biāo)明0、1、2、3、4．測量得s₁=2.15cm，s₂=2.90cm，s₃=3.70cm，s₄=4.40cm，則小車的加速度大小為0.750 m/s²．（計算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字，實驗所用交流電的頻率為50Hz）．
（3）以力電傳感器的示數(shù)F為橫坐標(biāo)，加速度D為縱坐標(biāo)，畫出的a-F圖象如圖3所示，則小車的質(zhì)量為0.89 kg．（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項．
（2）應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動的推論△x=at²求出加速度．
（3）根據(jù)圖示實驗應(yīng)用牛頓第二定律求出圖象的函數(shù)表達(dá)式，然后根據(jù)圖示圖象求出小車質(zhì)量．

解答 解：（1）A、本實驗中需要測出小車的質(zhì)量，小車受到的拉力可以用傳感器測出，不需要測出砂和砂桶的質(zhì)量，故A錯誤；
B、實驗前要平衡摩擦力，應(yīng)將帶滑輪的長木板右端墊高，以平衡摩擦力，故B正確；
C、小車靠近打點計時器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時記錄力電傳感器所顯示的示數(shù)，故C正確；
D、小車所受拉力可以用傳感器測出，實驗中不需要保證砂和砂桶的質(zhì)量優(yōu)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M，故D錯誤；故選BC．
（2）計數(shù)點間的時間間隔：t=0.02×5=0.1s，由△x=at²可知，加速度：a=$\frac{{s}_{4}-{s}_{1}}{3{t}^{2}}$=$\frac{0.0440-0.0215}{3×0．{1}^{2}}$=0.750m/s²．
（3）由牛頓第二定律得：a=$\frac{2}{m}$F，a-F圖象的斜率：k=$\frac{2}{m}$=$\frac{1.8}{0.8}$，m=≈0.89kg；
故答案為：（1）BC；（2）0.750；（3）0.89．

點評 解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項，小車質(zhì)量不變時，加速度與拉力成正比，對a-F圖來說，圖象的斜率表示小車質(zhì)量的倒數(shù)．