Question

20．研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲探究小車(chē)質(zhì)量不變時(shí)其加速度與力的關(guān)系，在實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了一套如圖甲所示的裝置，圖中A為小車(chē)，B為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，C為力傳感器，P為小桶（內(nèi)有沙子），M是一端帶有定滑輪的足夠長(zhǎng)水平放置的木板．
（1）要順利完成該實(shí)驗(yàn)，除圖中實(shí)驗(yàn)儀器和低壓交流電源（含導(dǎo)線）外，還需要的實(shí)驗(yàn)儀器是刻度尺（填“刻度尺”、“天平”或“秒表”）．
（2）按上述方案做實(shí)驗(yàn)，是否要求沙桶和沙的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于車(chē)的質(zhì)量？否（填“是”或“否”）
（3）已知交流電源的頻率為50Hz，某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶如圖乙所示，圖中相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，AB、BC、CD分別為4.60cm、5.50cm、6.40cm．由該紙帶可求得小車(chē)的加速度a=0.9m/s²．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)所有的具體操作目的都是為了更好、更準(zhǔn)確的完成實(shí)驗(yàn)，操作細(xì)節(jié)不能忽視，同時(shí)操作步驟要滿足實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊�求�?br />（2）實(shí)驗(yàn)器材的選取要為實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆��?wù)，如在實(shí)驗(yàn)中只要用到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，一般都要用到低壓交流電源、刻度尺等．
（3）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過(guò)程中的平均速度，可以求出打紙帶上3點(diǎn)時(shí)小車(chē)的瞬時(shí)速度大小，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．

解答 解：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)所要進(jìn)行的測(cè)量可知，本實(shí)驗(yàn)中除實(shí)驗(yàn)儀器和低壓交流電源（含導(dǎo)線）外，還需要毫米刻度尺；
（2）根據(jù)上述方案做實(shí)驗(yàn)，通過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)可測(cè)量出拉小車(chē)的力，因此不需要沙桶和沙的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于車(chē)的質(zhì)量；
（3）由于每相鄰的兩個(gè)記數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1s；
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：s₂-s₁=aT² 
解得：a=$\frac{5.50-4.60}{0.01}$cm/s²=90cm/s²=0.9m/s²
故答案為：（1）刻度尺；（2）否；（3）0.9．

點(diǎn)評(píng) 對(duì)于力學(xué)中的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)一定要到實(shí)驗(yàn)室內(nèi)親自做一些，才能體會(huì)實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)器材等基礎(chǔ)知識(shí)，若不做實(shí)驗(yàn)而是通過(guò)背實(shí)驗(yàn)的方式學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)往往效果不好．
本題考查了“探究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中所需實(shí)驗(yàn)器材，以及利用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問(wèn)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，提高解決問(wèn)題能力．