Question

Ⅰ、（1）某同學利用如圖甲所示的實驗裝置測量重力加速度．請指出該同學在實驗操作中存在的兩處明顯錯誤或不當：
①    ；②    ．
（2）該同學經正確操作得到如圖乙所示的紙帶，取連續的六個打點A、B、C、D、E、F為計數點，測得點A到B、C、D、E、F的距離分別為h₁、h₂、h₃、h₄、h₅．若打點的頻率為f，則打E點時重物速度的表達式為v_E=    ；若分別計算出各計數點對應的速度數值，并在坐標系中畫出速度的二次方（v²）與距離（h）的關系圖線，如圖丙所示，則重力加速度g=    m/s²．

Ⅱ．如圖所示為“探究加速度與物體受力與質量的關系”實驗裝置圖．圖中A為小車，B為裝有砝碼的小桶，C為一端帶有定滑輪的長木板，小車通過紙帶與電火花打點計時器相連，計時器接50H_Z交流電．小車的質量為m₁，小桶（及砝碼）的質量為m₂．

（1）下列說法正確的是    ．
A．每次改變小車質量時，應重新平衡摩擦力
B．實驗時應先釋放小車后接通電源
C．本實驗m₂應遠大于m₁
D．在用圖象探究加速度與質量關系時，應作圖象
（2）實驗時，某同學由于疏忽，遺漏了平衡摩擦力這一步驟，他測量得到的圖3a-F圖象，可能是圖中的圖線    ．（選填“甲”、“乙”、“丙”）

（3）如圖所示為某次實驗得到的紙帶，紙帶中相鄰計數點間的距離已標出，相鄰計數點間還有四個點沒有畫出．由此可求得小車的加速度大小      m/s²．（結果保留二位有效數字）

Answer 1

【答案】分析：（1）本題考查了打點計時器的具體應用，熟悉打點計時器的使用細節即可正確解答本題．
（2）勻變速直線運動某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度．可以通過求DF段的平均速度表示E點的瞬時速度．根據mgh=mv²-m
得v²=2gh+，結合圖象明確圖象斜率的含義即求出重力加速度．
（1）實驗時需要提前做的工作有兩個：①平衡摩擦力，且每次改變小車質量時，不用重新平衡摩擦力，因為f=mgsinθ=μmgcosθ，m約掉了．②讓小車的質量M遠遠大于小桶（及砝碼）的質量m，因為：際上繩子的拉力F=Ma= mg，故應該是m＜＜M，而當m不再遠小于M時a== 隨m的增大物體的加速度逐漸減小且無限趨近于g．
（2）如果沒有平衡摩擦力的話，就會出現當有拉力時，物體不動的情況．
（3）小車做的是勻加速直線運動，可由△x=at²求解加速度．
解答：解：I（1）打點計時器使用交流電源，而該題中接了直流電；重物離打點計時器太遠，這樣紙帶上上所打點很少，不利于減小誤差．
故答案為：打點計時器接了直流電；重物離打點計時器太遠．
（2）勻變速直線運動某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，從D點到F點的時間為：t_DF=2T=，所以有：
v_E== f
根據mgh=mv²-m
得v²=2gh+，由此可知圖線的斜率表示2g，所以2g=18.8，則g=9.4m/s²．
故答案為：，9.4．
II（1）A：平衡摩擦力，假設木板傾角為θ，則有：f=mgsinθ=μmgcosθ，m約掉了，故不需要重新平衡摩擦力．故A錯誤．
B：實驗時應先接通電源后釋放小車，故B錯誤．
C：讓小車的質量M遠遠大于小桶（及砝碼）的質量m，因為：繩子的拉力F=Ma= mg，故應該是m＜＜M，而當m不再遠遠小于M時a== 隨m的增大物體的加速度逐漸減小且無限趨近于g，故C錯誤．
D：F=ma，所以：a=，當F一定時，a與 成正比，故D正確．
故選：D
（2）遺漏了平衡摩擦力這一步驟，就會出現當有拉力時，物體不動的情況．故圖線為丙．
（3）設第1段位移為：x₁，第2段位移為：x₂，
計時器打點的時間間隔為0.02s．從比較清晰的點起，每兩測量點間還有4個點未畫出，說明時間間隔T=0.1s
由△x=aT²得：
即：0.49×10^-2=a×0.1²
解得：a=0.49m/s²
故答案為：Ⅰ、（1）打點計時器應接交流電源；  重物釋放時應緊靠打點計時器；
（2）；        9.4；
Ⅱ、（1）D； （2）丙； （3）0.48或0.49．
點評：了解實驗的裝置和工作原理，對于紙帶的問題，我們要熟悉勻變速直線運動的特點和一些規律，會通過圖象求解重力加速度．
會根據實驗原理分析分析為什么要平衡摩擦力和讓小車的質量M遠遠大于小桶（及砝碼）的質量m，且會根據原理分析實驗誤差．紙帶的處理在高中實驗中用到多次，需要牢固的掌握．