Question

某同學利用如圖1所示的實驗裝置來探究“物體的加速度與其質量、合外力間的關系”，小車及車中砝碼的質量用M表示，盤及盤中砝碼的質量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶由打點計時器打出的點計算出．完成下列填空：

（1）實驗裝置中的打點計時器的實物圖如圖2所示，該種打點計時器的電源為

 

V的

 

電（填“交流”或“直流”）．
（2）在實驗時某同學由于疏忽，遺漏了平衡摩擦力這一步，他測得的a-F圖象可能是圖3中的

 

（填“甲”“乙”“丙”）
（3）某同學得到一條用打點計時器打下的紙帶如圖4所示，并在其上取A、B、C、D、E、F、G等7個計數點，每相鄰兩個計數點間還有4個點圖中沒有畫出，打點計時器接周期為T=0.02s的交流電源．他經過測量和計算得到打點計時器打下B、C、D、E、F各點時小車的瞬時速度，記錄在下面的表格中．

對應點	B	C	D	E	F
速度/ms-1	0.122	0.164	0.250	0.250	0.289

①計算打點計時器打下F點時小車的瞬時速度的公式為v_F=

 

（用題目中的字母表示）
②根據上面得到的數據，以A點對應的時刻為t=0時刻，在坐標紙上作出小車的速度隨時間變化的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（結果保留兩位有效數字）．

Answer 1

分析：1、了解電磁打點計時器的工作電壓、工作原理．
2、解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數據處理以及注意事項，要注意本實驗要平衡摩擦力．
3、根據勻變速直線運動中時間中點的瞬時速度等于該過程中的平均速度可以求出F點的瞬時速度；
根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可求解加速度．

解答：解：（1）圖中是電火花打點計時器，故應220V交流電源．
（2）若沒有平衡摩擦力，則當F≠0時，a=0．也就是說當繩子上有拉力時小車的加速度還為0，所以可能是圖中的圖線丙．
（3）解：①根據勻變速直線運動中時間中點的瞬時速度等于該過程中的平均速度，電火花計時器的周期為T，所以從E點到G點時間為10T，有：
V_F=

xEG

tEG

=

d6-d4

10T

，
②在坐標紙上作出小車的速度隨時間變化的v-t圖線，如圖所示．
③根據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．

點評：本題考查了利用勻變速直線運動的規律和推論解決問題的能力，同時注意圖象法在物理實驗中的應用．