Question

1．如图1为验证牛顿第二定律的实验装置示意图．图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源，打点的时间间隔用△t表示．在小车质量未知的情况下，某同学设计了一种方法用来探究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”．

（1）本实验中，为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是远小于小车和砝码的总质量．
（2）图2是实验所得纸带，设纸带上三个相邻计数点的间距为s₁、s₂和s₃．a可用s₁、s₃和△t表示为a=$\frac{{s}_{3}-{s}_{1}}{50（△t）^{2}}$．
图为用米尺测量某一纸带上的s₁、s₃的情况，由图可读出s₁=24.0mm，s₃=47.0mm，由此求得加速度的大小a=1.15m/s²（保留三位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）当根据盘及盘中物块的质量远小于小车总质量时可以近似认为小车受到的拉力等于盘及盘中重物的重力，实验注意事项分析答题；
（2）由图示刻度尺读出其示数；应用匀变速运动的推论求出加速度．

解答 解：（1）探究牛顿第二定律实验时，当小吊盘和盘中物块的质量之和远小于小车和车中砝码的总质量时，可以近似认为小车受到的拉力等于小吊盘和盘中物块受到的重力，认为小车受到的拉力不变．
（2）由图示纸带可知，计数点间的时间间隔：t=5△t，由匀变速直线运动的推论：△x=at²可知加速度为：a=$\frac{{s}_{3}-{s}_{1}}{2{t}^{2}}$=$\frac{{s}_{3}-{s}_{1}}{50（△t）^{2}}$；
由图示刻度尺可知：s₁=3.65-1.25=2.40cm=0.0240m=24.0mm，s₃=12.0-7.30=4.70cm=0.0470m=47.0mm，
由图示纸带可知：△t=0.02×5=0.1s，加速度为：a=$\frac{{s}_{3}-{s}_{1}}{2{t}^{2}}$=$\frac{0.0470-0.0240}{2×0．{1}^{2}}$=1.15m/s²；
故答案为：（1）远小于小车和砝码的总质量；（2）$\frac{{s}_{3}-{s}_{1}}{50（△t）^{2}}$；24.0；47.0；1.15．

点评 本题考查了实验注意事项、刻度尺读数、求加速度，知道实验注意事项、实验原理、应用匀变速直线运动的推论即可正确解题．对刻度尺读数时要注意刻度尺的分度值，要注意估读一位．