Question

3．用如圖甲所示的裝置可以做許多力學實驗，該裝置包括小車，一端附有定滑輪的木板，打點計時器，紙帶，細線、鉤碼．
（1）某同學用此裝置“研究勻變速直線運動”時，除了上述器材主刻度尺還需要交流（填“交流”或“直流”）電源．
（2）如果用此裝置探究小車加速度a與所受合力F的關系，應滿足的條件為平衡摩擦力、鉤碼質量遠小于小車的質量．
（3）如果“研究勻變速直線運動”時，實驗中按規(guī)范操作打出的一條紙帶如圖乙所示，已知打點計時器的打點頻率為50Hz，則小車的加速度為5.0．（結果保留兩位有效數字）

Answer 1

分析 （1）打點計時器，需接交流電源；
（2）根據牛頓第二定律的拉力的表達式，從而得出小車受到的合力與鉤碼的重力大小基本相等滿足的條件；
（3）由逐差法可得加速度．

解答 解：（1）打點計時器，接交流電源；
（2）當平衡摩擦力后，則繩子的拉力等于小車的合力，
再根據牛頓第二定律得，a=$\frac{mg}{M+m}$，
則繩子的拉力F=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}$=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，
當鉤碼質量遠小于小車的質量時，小車受到的合力與鉤碼重力大小基本相等；
（3）由逐差法可得：
解得：a=$\frac{{x}_{CE}-{x}_{AC}}{（2T）^{2}}$=$\frac{（0.050-0.026）-（0.026-0.010）}{0.0{4}^{2}}$=5.0m/s²．
故答案為：（1）交流；（2）平衡摩擦力，鉤碼質量遠小于小車的質量；（3）5.0．

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據處理以及注意事項，尤其是理解平衡摩擦力的操作和要求的含義．要提高應用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實驗問題的能力，在平時練習中要加強基礎知識的理解與應用．