Question

如圖1所示為“探究加速度與物體受力的關系”的實驗裝置圖．圖中A為小車，質量為m₁，連接在小車后面的紙帶穿過電火花打點計時器B，它們均置于水平放置的一端帶有定滑輪的足夠長的木板上，p的質量為m₂，C為彈簧測力計，實驗時改變p的質量，讀出測力計不同讀數F，不計繩與滑輪的摩擦．
（1）電火花打點計時器工作電壓為

 

流（選填“交、直”）

 

V
（2）下列說法正確的是

 

A．一端帶有定滑輪的長木板必須保持水平   B．實驗時應先接通電源后釋放小車
C．實驗中m₂應遠小于m₁ D．測力計的讀數始終為

m2g

2

（3）如圖2為某次實驗得到的紙帶，紙帶上標出了所選的四個計數點之間的距離，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的大小是

 

m/s²．（交流電的頻率為50Hz，結果保留二位有效數字）
（4）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a-F圖象，可能是圖3中的圖線

 

Answer 1

分析：（1）正確解答本題需要掌握：了解打點計時器的原理和具體使用，尤其是在具體實驗中的操作細節要明確．
（2）該實驗必須要平衡摩擦；由于該實驗的連接方式，小車是在繩的拉力下加速運動，故不要求重物質量遠小于小車質量；由牛頓第二定律可求解測力計的讀數．
（3）根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT²求解加速度．
（4）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．

解答：解：（1）電火花打點計時器工作電壓為交流220V
（2）A、該實驗首先必須要平衡摩擦力，故A錯誤；
B、為提高打點的個數，打點計時器的使用都要求先接通電源后釋放小車，故B正確；
C、由于該實驗的連接方式，重物和小車不具有共同的加速度，小車是在繩的拉力下加速運動，此拉力可由測力計示數獲得，不需要用重物的重力來代替，故不要求重物質量遠小于小車質量，故C錯誤；
D、由于重物向下加速度運動，由牛頓第二定律：m₂g-2F=m₂a，
解得：F=

m2g-m2a

2

，故D錯誤；
故選：B．
（3）根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT²，有：
△x=0.0339-0.0289=a×（0.1）²
解得：a=0.50m/s²
（4）若沒有平衡摩擦力，則當F≠0時，a=0．也就是說當繩子上有拉力時小車的加速度還為0，所以可能是圖中的圖線C．
故選：C．
故答案為：（1）交、220V    
（2）B         
（3）0.50  
（4）C

點評：對于基本實驗儀器，要會正確使用，了解其工作原理，為將來具體實驗打好基礎，對于實驗裝置和工作原理，我們不僅從理論上學習它，還要從實踐上去了解它，自己動手去做做．第2問選項C為易錯選項，這個是課本參考實驗的改進版，用這種方法可以準確得到小車受到的合外力，而不需要用重物的重力來近似代替，是一個比課本參考方案更好的辦法，題目價值很高．