Question

20．如圖（a）為某同學(xué)設(shè)計(jì)的“探究加速度與物體所受合力F及質(zhì)量m的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖，A為小車，B為電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，C為裝有砝碼的小桶，D為一端帶有定滑輪的長(zhǎng)方形木板．在實(shí)驗(yàn)中近似認(rèn)為細(xì)線對(duì)小車?yán)的大小等于砝碼和小桶的總重力，小車運(yùn)動(dòng)加速度a可用紙帶上的數(shù)據(jù)求得．

（1）實(shí)驗(yàn)過程中，電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接在交流（選填“直流”或“交流”）電源上，為保證小車受到水平拉力，應(yīng)調(diào)整定滑輪的高度，使細(xì)線與木板平行．
（2）圖（b）是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分，電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源頻率為50Hz，其中0、1、2、3、4是計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)（圖中未標(biāo)出），計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示，打“3”計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的速度大小為0.26m/s，由紙帶求出小車的加速度的大小a=0.50m/s²．（計(jì)算結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）
（3）在“探究加速度與合外力的關(guān)系”時(shí)，保持小車的質(zhì)量不變，改變小桶中砝碼的質(zhì)量，該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F關(guān)系圖線如圖（c）所示，該圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)，試分析圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因?yàn)槠胶饽Σ亮︖^度．

Answer 1

分析 根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出計(jì)數(shù)點(diǎn)3的瞬時(shí)速度，根據(jù)連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是一恒量，運(yùn)用逐差法求出小車的加速度大�。�
根據(jù)F等于零時(shí)，加速度a不等于零分析圖線不過原點(diǎn)的原因．

解答 解：（1）電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接在交流電源上，為保證小車受到水平拉力，應(yīng)調(diào)整定滑輪的高度，使細(xì)線與木板平行．
（2）計(jì)數(shù)點(diǎn)3的瞬時(shí)速度為：${v}_{3}=\frac{{x}_{24}}{2T}=\frac{（2.40+2.88）×1{0}^{-2}}{0.2}m/s$=0.26m/s，
根據(jù)△x=aT²，運(yùn)用逐差法得：a=$\frac{{x}_{24}-{x}_{02}}{4{T}^{2}}=\frac{（2.40+2.88-1.40-1.89）×1{0}^{-2}}{4×0.01}$=0.50m/s²．
（3）由圖線可知，F(xiàn)等于零時(shí)，加速度a不等于零，可知平衡摩擦力過度．
故答案為：（1）交流，細(xì)線與木板平行；（2）0.26，0.50；（3）平衡摩擦力過度（或者木板墊起的角度過大）

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握紙帶的處理方法，會(huì)通過紙帶求解瞬時(shí)速度和加速度，關(guān)鍵是勻變速直線運(yùn)動(dòng)推論的運(yùn)用．