Question

8．為了探究質(zhì)量一定時(shí)加速度與力的關(guān)系，一個(gè)同學(xué)利用拉力傳感器設(shè)計(jì)了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置．
（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定要進(jìn)行的操作是BD．
A．為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中一定要保證鉤碼的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M．
B．將帶滑輪的長(zhǎng)木板右端墊高，以平衡摩擦力．
C．小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先釋放小車，再接通電源，打出一條紙帶，同時(shí)記錄拉力傳感器的示數(shù)．
D．改變鉤碼的質(zhì)量，打出幾條紙帶．
（2）圖2為上述實(shí)驗(yàn)中打下的一條紙帶，A點(diǎn)為小車剛釋放時(shí)打下的起始點(diǎn)，每?jī)牲c(diǎn)間還有四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫(huà)出，測(cè)得AB=2.0cm、AC=8.0cm、AE=32.0cm，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為50Hz，則小車的加速度4.0m/s²．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

（3）以拉力傳感器的示數(shù)F為橫坐標(biāo)，加速度 F₁為縱坐標(biāo)，畫(huà)出的 F₂圖象是一條直線，測(cè)得圖線的斜率為F′，則小車的質(zhì)量為$\frac{1}{k}$．

Answer 1

分析 （1）解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)；
（2）應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論△x=at²可以求出加速度．
（3）小車質(zhì)量不變時(shí)，加速度與拉力成正比，對(duì)a-F圖來(lái)說(shuō)，圖象的斜率表示小車質(zhì)量的倒數(shù)．

解答 解：（1）A、本題拉力可以由彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出，不需要用天平測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量，也就不需要使小桶（包括砂）的質(zhì)量遠(yuǎn)小于車的總質(zhì)量，故A錯(cuò)誤．
B、該題是彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出拉力，從而表示小車受到的合外力，故需要將帶滑輪的長(zhǎng)木板右端墊高，以平衡摩擦力，故B正確；
C、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器運(yùn)用時(shí)，都是先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶，該實(shí)驗(yàn)探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系，要記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，故C錯(cuò)誤；
D、改變砂和砂桶質(zhì)量，即改變拉力的大小，打出幾條紙帶，研究加速度隨F變化關(guān)系，故D正確；故選：BD．
（2）由于兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出，故兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為t=5×0.02s=0.1s，
由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論△x=at²可知，加速度：a=$\frac{CE-AC}{（2t）^{2}}$=$\frac{0.320-0.080-0.080}{（2×0.1）^{2}}$≈4.0m/s²．
（3）由牛頓第二定律得：a=$\frac{1}{m}$F，則a-F圖象的斜率：k=$\frac{1}{m}$，小車的質(zhì)量：m=$\frac{1}{k}$；
故答案為：（1）BD；（2）4.0；（3）$\frac{1}{k}$．

點(diǎn)評(píng) 解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)，小車質(zhì)量不變時(shí)，加速度與拉力成正比，對(duì)a-F圖來(lái)說(shuō)，圖象的斜率表示小車質(zhì)量的倒數(shù)．