Question

15．在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電的頻率為50Hz，記錄小車運(yùn)動(dòng)的紙帶如圖1所示，在紙帶上選擇0、1、2、3、4、5共6個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，紙帶旁并排放著帶有最小分度為毫米的刻度尺，零刻度線跟“0”計(jì)數(shù)點(diǎn)對齊，由圖可以讀出三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)1、3、5跟0點(diǎn)的距離填入下列表格中．

距離	d1	d2	d3
測量值/cm	1.20	5.40	12.00

①計(jì)算小車通過計(jì)數(shù)點(diǎn)“2”的瞬時(shí)速度公式為v₂=$\frac{q9u9feh_{2}-4zqubzz_{1}}{2T}$（以d₁、d₂及相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間時(shí)間T來表示）代入得v₂=0.21m/s．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．
②加速度a=0.60（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．小車打點(diǎn)計(jì)時(shí)器紙帶塑料桶滑輪墊塊
③在《探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》實(shí)驗(yàn)中．
（1）某組同學(xué)用如圖2所示裝置，采用控制變量的方法，來研究小車質(zhì)量不變的情況下，小車的加速度與小車受到力的關(guān)系．下列措施中不需要和不正確的是：BCE
A．首先要平衡摩擦力，使小車受到合力就是細(xì)繩對小車的拉力．
B．平衡摩擦力的方法就是，在塑料小桶中添加砝碼，使小車能勻速滑動(dòng)．
C．每次改變拉小車?yán)�力后都需要重新平衡摩擦�?br />D．實(shí)驗(yàn)中通過在塑料桶中增加砝碼來改變小車受到的拉力
E．實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先放小車，然后再開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源
（2）某組同學(xué)實(shí)驗(yàn)得出數(shù)據(jù)，畫出a-F圖象如圖3所示，那么該組同學(xué)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題可能是B
A．實(shí)驗(yàn)中摩擦力沒有平衡
B．實(shí)驗(yàn)中摩擦力平衡過度
C．實(shí)驗(yàn)中繩子拉力方向沒有跟平板平行
D．實(shí)驗(yàn)中小車質(zhì)量發(fā)生變化．

Answer 1

分析 紙帶實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度和加速度；
（1）探究加速度與力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要平衡摩擦力，平衡摩擦力時(shí)，要求小車在無動(dòng)力的情況下平衡摩擦力，不需要掛任何東西．平衡摩擦力時(shí)，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：mgsinθ=μmgcosθ，可以約掉m，只需要平衡一次摩擦力．操作過程是先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再放開小車．小車的加速度應(yīng)根據(jù)打出的紙帶求出．
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)平衡摩擦力，沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，a-F圖象在F軸上有截距；平衡摩擦力過度，在a-F圖象的a軸上有截距．

解答 解：根據(jù)刻度尺讀出對應(yīng)的數(shù)據(jù)：

距離	d1	d2	d3
測量值/cm	1.20	5.40	12.00

①因?yàn)槊肯噜弮捎?jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為T=0.1s
利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論得：
v₂=$\frac{{x}_{13}}{{t}_{13}}$=$\frac{qhwgkte_{2}-5mi9m49_{1}}{2T}$
代入得v₂=0.21m/s．
②根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得：△x=at²，
a=$\frac{△x}{{t}^{2}}$=$\frac{（lrp4x50_{3}-so9kvkg_{2}）-（ynpt4d3_{2}-cel9p05_{1}）}{4{T}^{2}}$
代入得加速度a=0.60m/s² ．
③（1）A、實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要平衡摩擦力，使小車受到的合力就是細(xì)繩對小車的拉力，故A正確；
B、平衡摩擦力的方法就是，小車與紙帶相連，小車前面不掛小桶，把小車放在斜面上給小車一個(gè)初速度，看小車能否做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；
C、平衡摩擦力時(shí)，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：mgsinθ=μmgcosθ，可以約掉m，只需要平衡一次摩擦力，每次改變拉小車的拉力后都不需要重新平衡摩擦力，故C錯(cuò)誤；    
D、實(shí)驗(yàn)中通過在塑料桶中增加砝碼來改變小車受到的拉力，故D正確；
E、為了提高紙帶的利用率，在紙帶上盡量多的打點(diǎn)，因此實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源，后放開小車，故E錯(cuò)誤．
故不需要和不正確的，故選：BCE．
（2）由圖象可知，a-F圖象在a軸上有截距，這是由于平衡摩擦力過度造成的．
故選：B．
故答案為：①1.20，5.40，12.00，$\frac{4r9d3sl_{2}-9fxb4y4_{1}}{2T}$，0.21．②0.60；
③（1）BCE；（2）B．

點(diǎn)評 要注意單位的換算和有效數(shù)字的保留．
不同的尺有不同的精確度，注意單位問題．對常見的幾種測量長度工具要熟悉運(yùn)用，并能正確讀數(shù)；
能夠知道相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔．
本題考查了實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理分析，知道實(shí)驗(yàn)原理及注意事項(xiàng)即可正確解題；探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，要平衡小車受到的摩擦力，不平衡摩擦力、或平衡摩擦力不夠、或過平衡摩擦力，小車受到的合力不等于鉤碼的重力．