Question

5．某同學設計了如圖1所示的裝置來探究“加速度與力的關系”．把打點計時器固定在長木板上，把紙帶穿過打點計時器連在小車的左端．將數(shù)字測力計固定在小車上，小車放在長木板上．在數(shù)字測力計的右側拴有一細線，細線跨過固定在木板邊緣的定滑輪與一重物相連，在重物的牽引下，小車在木板上加速運動，數(shù)字測力計可以直接顯示細線拉力的大小．

（1）采用數(shù)字測力計測量細線拉力與用重物重力代替拉力的方法相比，下列說法正確的是B（填選項前的字母）
A．可以不用平衡摩擦力
B．直接測量小車（包括測力計）所受的拉力，可以減少誤差
C．利用此實驗裝置還需要測量重物的質量
D．重物的質量要遠遠小于小車和數(shù)顯測力計的總質量
（2）圖2是某同學在此實驗中獲得的一條紙帶，其中兩相鄰計數(shù)點間有四個點未畫出，已知打點計時器使用的交流電源的頻率為50H_Z，則小車運動的加速度a=0.39m/s²．（保留兩位有效數(shù)字）
（3）保持小車和數(shù)字測力計的總質量一定，改變鉤碼的質量，測出相應的加速度，采用圖象法處理數(shù)據(jù)．請根據(jù)測量數(shù)據(jù)在圖3中做出a-F圖象，由圖可知小車的質量為2.0kg．（保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）實驗中通過數(shù)字測力計直接測量拉力的大小，不需要測量重物的質量，也不需要滿足重物的質量要遠遠小于小車和數(shù)顯測力計的總質量．
（2）根據(jù)連續(xù)相等時間內的位移之差是一恒量求出加速度．
（3）根據(jù)所描的點作出a-F圖線，根據(jù)圖象的斜率求解質量．

解答 解：（1）A、在實驗中認為拉力為小車的合力，仍然需要平衡摩擦力．故A錯誤．
B、用數(shù)顯測力計測量拉力，直接測量小車（包括測力計）所受的拉力，可以減少誤差，故B正確．
C、因為拉力的大小通過數(shù)字測力計測量出來，不需要測量重物的質量，也不需要滿足重物的質量要遠遠小于小車和數(shù)顯測力計的總質量．故CD錯誤．
故選：B．
②由紙帶可知，在連續(xù)相等時間內的位移之差△x=0.39cm，根據(jù)△x=aT²得，加速度a=$\frac{△x}{{T}^{2}}=\frac{0.0039}{0.01}$=0.39m/s²．
③根據(jù)坐標系內描出的點作出a-F圖象如圖所示：
根據(jù)F=ma得：
a=$\frac{1}{m}F$，
則m=$\frac{1}{k}=\frac{1.0}{0.50}=2.0kg$
故答案為：（1）B；（2）0.39；（3）如圖所示； 2.0

點評 解決本題的關鍵知道直接測量出拉力的優(yōu)越性，不需要再滿足重物的質量遠小于小車的質量，不需要測量重物的重力；掌握紙帶處理的方法，會通過紙帶求解瞬時速度和加速度．