Question

20．研究性学习小组的同学欲探究小车质量不变时其加速度与力的关系，在实验室设计了一套如图甲所示的装置，图中A为小车，B为打点计时器，C为力传感器，P为小桶（内有沙子），M是一端带有定滑轮的足够长水平放置的木板．
（1）要顺利完成该实验，除图中实验仪器和低压交流电源（含导线）外，还需要的实验仪器是刻度尺（填“刻度尺”、“天平”或“秒表”）．
（2）按上述方案做实验，是否要求沙桶和沙的总质量远小于车的质量？否（填“是”或“否”）
（3）已知交流电源的频率为50Hz，某次实验得到的纸带如图乙所示，图中相邻两计数点间还有4个点未画出，AB、BC、CD分别为4.60cm、5.50cm、6.40cm．由该纸带可求得小车的加速度a=0.9m/s²．

Answer 1

分析 （1）实验所有的具体操作目的都是为了更好、更准确的完成实验，操作细节不能忽视，同时操作步骤要满足实验原理和实验目的要求．
（2）实验器材的选取要为实验目的服务，如在实验中只要用到打点计时器，一般都要用到低压交流电源、刻度尺等．
（3）根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上3点时小车的瞬时速度大小，根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT²可以求出加速度的大小．

解答 解：（1）根据实验所要进行的测量可知，本实验中除实验仪器和低压交流电源（含导线）外，还需要毫米刻度尺；
（2）根据上述方案做实验，通过弹簧测力计可测量出拉小车的力，因此不需要沙桶和沙的总质量远小于车的质量；
（3）由于每相邻的两个记数点间还有四个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s；
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT²可以求出加速度的大小，
得：s₂-s₁=aT² 
解得：a=$\frac{5.50-4.60}{0.01}$cm/s²=90cm/s²=0.9m/s²
故答案为：（1）刻度尺；（2）否；（3）0.9．

点评 对于力学中的基础实验一定要到实验室内亲自做一些，才能体会实验步骤、实验器材等基础知识，若不做实验而是通过背实验的方式学习实验往往效果不好．
本题考查了“探究匀变速直线运动”的实验中所需实验器材，以及利用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用，提高解决问题能力．