Question

20．研究性學習小組的同學欲探究小車質量不變時其加速度與力的關系，在實驗室設計了一套如圖甲所示的裝置，圖中A為小車，B為打點計時器，C為力傳感器，P為小桶（內有沙子），M是一端帶有定滑輪的足夠長水平放置的木板．
（1）要順利完成該實驗，除圖中實驗儀器和低壓交流電源（含導線）外，還需要的實驗儀器是刻度尺（填“刻度尺”、“天平”或“秒表”）．
（2）按上述方案做實驗，是否要求沙桶和沙的總質量遠小于車的質量？否（填“是”或“否”）
（3）已知交流電源的頻率為50Hz，某次實驗得到的紙帶如圖乙所示，圖中相鄰兩計數(shù)點間還有4個點未畫出，AB、BC、CD分別為4.60cm、5.50cm、6.40cm．由該紙帶可求得小車的加速度a=0.9m/s²．

Answer 1

分析 （1）實驗所有的具體操作目的都是為了更好、更準確的完成實驗，操作細節(jié)不能忽視，同時操作步驟要滿足實驗原理和實驗目的要求．
（2）實驗器材的選取要為實驗目的服務，如在實驗中只要用到打點計時器，一般都要用到低壓交流電源、刻度尺等．
（3）根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上3點時小車的瞬時速度大小，根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大�。�

解答 解：（1）根據(jù)實驗所要進行的測量可知，本實驗中除實驗儀器和低壓交流電源（含導線）外，還需要毫米刻度尺；
（2）根據(jù)上述方案做實驗，通過彈簧測力計可測量出拉小車的力，因此不需要沙桶和沙的總質量遠小于車的質量；
（3）由于每相鄰的兩個記數(shù)點間還有四個點沒有畫出，所以相鄰的計數(shù)點間的時間間隔T=0.1s；
根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，
得：s₂-s₁=aT² 
解得：a=$\frac{5.50-4.60}{0.01}$cm/s²=90cm/s²=0.9m/s²
故答案為：（1）刻度尺；（2）否；（3）0.9．

點評 對于力學中的基礎實驗一定要到實驗室內親自做一些，才能體會實驗步驟、實驗器材等基礎知識，若不做實驗而是通過背實驗的方式學習實驗往往效果不好．
本題考查了“探究勻變速直線運動”的實驗中所需實驗器材，以及利用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實驗問題的能力，在平時練習中要加強基礎知識的理解與應用，提高解決問題能力．