Question

6．“探究加速度與質(zhì)量、力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示．（g=9.8m/s²，計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù)）

（1）某同學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，打出了一條紙帶如圖乙所示．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用50Hz交流電源，圖中A、B、C、D、E為計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未畫出，根據(jù)紙帶可計(jì)算B點(diǎn)的瞬時(shí)速度v_B=0.88m/s，并計(jì)算紙帶所對(duì)應(yīng)小車的加速度a=3.53m/s²；
（2）平衡摩擦力后，用細(xì)線跨過(guò)定滑輪，將砝碼盤與小車連接，再將5個(gè)相同的砝碼都放在小車上，然后每次從小車上取一個(gè)砝碼添加到砝碼盤中，測(cè)量小車的加速度，此過(guò)程是通過(guò)控制整體的質(zhì)量不變，探究加速度與物體所受合力的關(guān)系；
（3）根據(jù)小車的加速度a與砝碼盤中砝碼總重力F的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出a-F的關(guān)系圖象如圖丙所示，并據(jù)此圖象確定砝碼盤的質(zhì)量為7.2g．

Answer 1

分析 B點(diǎn)的速度可由A到C點(diǎn)的平均速度求出，根據(jù)作差法求解加速度．實(shí)驗(yàn)要探究三個(gè)變量之間的關(guān)系，應(yīng)采用控制變量法研究．

解答 解：（1）根據(jù)平均速度等于瞬時(shí)速度得：${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.1754}{0.2}=0.88m/s$
根據(jù)：根據(jù)作差法得：a=$\frac{0.1760+0.1406-0.1054-0.07}{4×0.01}$=3.53m/s²
（2）實(shí)驗(yàn)要探究三個(gè)變量之間的關(guān)系，應(yīng)采用控制變量法研究，所以應(yīng)控制物體質(zhì)量不變，探究加速度與物體所受合力的關(guān)系．
（3）根據(jù)圖象可知：k=$\frac{3.1-0.2}{1.04}$=2.8
m=$\frac{F}{a}=\frac{1}{k}=\frac{1}{2.8}=0.36$kg
當(dāng)F=0時(shí)，a=0.2m/s²
所以m′g=ma
解得：m′=0.0072kg=7.2g
故答案為：（1）0.88；3.53；（2）整體的質(zhì)量；物體所受合力；（3）7.2

點(diǎn)評(píng) 用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的公式處理紙帶的問題是力學(xué)實(shí)驗(yàn)里常見的問題，紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論可求加速度．由于相鄰的時(shí)間間隔位移之差不等，我們可以采用逐差法求解．