Question

某同學(xué)利用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)探究“物體的加速度與其質(zhì)量、合外力間的關(guān)系”，小車及車中砝碼的質(zhì)量用M表示，盤及盤中砝碼的質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動(dòng)的紙帶由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)計(jì)算出．完成下列填空：

（1）實(shí)驗(yàn)裝置中的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的實(shí)物圖如圖2所示，該種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為

 

V的

 

電（填“交流”或“直流”）．
（2）在實(shí)驗(yàn)時(shí)某同學(xué)由于疏忽，遺漏了平衡摩擦力這一步，他測(cè)得的a-F圖象可能是圖3中的

 

（填“甲”“乙”“丙”）
（3）某同學(xué)得到一條用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶如圖4所示，并在其上取A、B、C、D、E、F、G等7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)圖中沒(méi)有畫出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接周期為T=0.02s的交流電源．他經(jīng)過(guò)測(cè)量和計(jì)算得到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下B、C、D、E、F各點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度，記錄在下面的表格中．

對(duì)應(yīng)點(diǎn)	B	C	D	E	F
速度/ms-1	0.122	0.164	0.250	0.250	0.289

①計(jì)算打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下F點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度的公式為v_F=

 

（用題目中的字母表示）
②根據(jù)上面得到的數(shù)據(jù)，以A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻為t=0時(shí)刻，在坐標(biāo)紙上作出小車的速度隨時(shí)間變化的v-t圖線；如圖5
③由v-t圖線求得小車的加速度大小約為a=

 

m/s²（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析：1、了解電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電壓、工作原理．
2、解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)，要注意本實(shí)驗(yàn)要平衡摩擦力．
3、根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過(guò)程中的平均速度可以求出F點(diǎn)的瞬時(shí)速度；
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²可求解加速度．

解答：解：（1）圖中是電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，故應(yīng)220V交流電源．
（2）若沒(méi)有平衡摩擦力，則當(dāng)F≠0時(shí)，a=0．也就是說(shuō)當(dāng)繩子上有拉力時(shí)小車的加速度還為0，所以可能是圖中的圖線丙．
（3）解：①根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過(guò)程中的平均速度，電火花計(jì)時(shí)器的周期為T，所以從E點(diǎn)到G點(diǎn)時(shí)間為10T，有：
V_F=

xEG

tEG

=

d6-d4

10T

，
②在坐標(biāo)紙上作出小車的速度隨時(shí)間變化的v-t圖線，如圖所示．
③根據(jù)v-t圖象的斜率等于加速度，可得a=0.42m/s²
故答案為：（1）220V；交流； （2）丙；（3）①vF=

d6-d4

10T

；②如右圖所示；③a=0.42．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和推論解決問(wèn)題的能力，同時(shí)注意圖象法在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用．