Question

9．用圖甲的實(shí)驗(yàn)裝置能完成：實(shí)驗(yàn)1“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”、實(shí)驗(yàn)2“探究加速度與力的關(guān)系”．

（1）裝置中采用圖乙的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，它是電磁式（填：電火花、電磁式）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，需要用交流（填：直流、交流）電源；
（2）必須平衡摩擦力的是實(shí)驗(yàn)2（填：實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)2、都需要）；
（3）小麗用同一個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器先后三次測量小車?yán)瓌?dòng)紙帶的運(yùn)動(dòng)速度，得到了①、②、③三條紙帶，如圖丙所示．若每次車子都是自右向左運(yùn)動(dòng)，三段紙帶的長度都相同，且所用的電源頻率不變．則下列敘述中最合理的是哪項(xiàng)？A
A．紙帶①打點(diǎn)均勻，表示車子的運(yùn)動(dòng)是勻速的，加速度是零
B．紙帶①、紙帶②顯示這兩次車子的平均速度相同
C．三條紙帶都表明小車是做勻速運(yùn)動(dòng)
（4）小明想用砂桶及砂的重力代替小車受到的合外力，為了減少這種做法而帶來的實(shí)驗(yàn)誤差，小明先做了兩方面的調(diào)整措施：
a．用小木塊將長木板無滑輪的一端墊高，目的是平衡小車受到的摩擦力．
b．使砂桶及砂的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于（填：等于、遠(yuǎn)小于、遠(yuǎn)大于）小車的質(zhì)量，目的是使細(xì)線拉小車的力近似等于砂桶及砂的重力．
（5）小明某次打出的紙帶如圖丁所示，已知O、A、B、C、D相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T，根據(jù)紙帶求打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)小車的速度v_B=$\frac{{x}_{1}+{x}_{2}}{2T}$．小車的加速度a=$\frac{{x}_{3}-{x}_{1}}{2{T}^{2}}$．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的構(gòu)造及原理分析；
（2）研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)不需要平衡摩擦力，探究加速度與力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)需要平衡摩擦力；
（3）相鄰的計(jì)時(shí)點(diǎn)的時(shí)間間隔相等，根據(jù)計(jì)時(shí)點(diǎn)的距離的變化判斷紙帶的運(yùn)動(dòng)情況；
（4）在實(shí)驗(yàn)中，為了減少這種做法而帶來的實(shí)驗(yàn)誤差，一要排除摩擦力的影響，二要砂桶的重力接近小車所受的合力；
（5）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上B點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大�。�

解答 解：（1）根據(jù)圖乙可知，該打點(diǎn)計(jì)時(shí)器為電磁式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，需要交流電源，
（2）研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)不需要平衡摩擦力，探究加速度與力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)需要平衡摩擦力，
（3）A、紙帶甲中相鄰的計(jì)時(shí)點(diǎn)的距離相等．所以表示車子的運(yùn)動(dòng)是勻速的，加速度是零，故A正確
B、四段紙帶的長度都相同．其中紙帶乙花費(fèi)的時(shí)間最少，所以紙帶乙的平均速度最大，故B錯(cuò)誤；
C、紙帶丙相鄰的計(jì)時(shí)點(diǎn)的距離增大，所以表示的小車的運(yùn)動(dòng)速度增大，不是勻速運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤；
故選：A
（4）a用小木塊將長木板無滑輪的一端墊高，使得重力沿斜面方向的分力等于摩擦力，目的是平衡摩擦力．
b對整體運(yùn)用牛頓第二定律得，a=$\frac{mg}{M+m}$，則小車的合力F=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}$，當(dāng)沙和桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，小車所受的拉力等于沙和沙桶的重力．
（5）勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度，故：
v_B=$\frac{{x}_{1}+{x}_{2}}{2T}$
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²，有：
x₃-x₁=2aT²
解得a=$\frac{{x}_{3}-{x}_{1}}{2{T}^{2}}$
故答案為：（1）電磁式，交流；
（2）實(shí)驗(yàn)2；
（3）A；
（4）平衡小車受到的摩擦力；遠(yuǎn)小于；
（5）$\frac{{x}_{1}+{x}_{2}}{2T}$；$\frac{{x}_{3}-{x}_{1}}{2{T}^{2}}$

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理以及實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)，在本實(shí)驗(yàn)中，知道兩個(gè)認(rèn)為：1、認(rèn)為小車所受的合力等于繩子的拉力；2、認(rèn)為沙和沙桶的總重力等于小車所受的合力．