Question

17．小明同学用如图1所示的实验装置探究加速度与力的关系，实验中保持小车质量不变，通过改变砝码的数量来改变合力大小．

（1）小明在某一次实验中通过打点计时器得到纸带部分情况如图2所示，请回答下列问题：（每两个记数点间有4个点未标出）
①此次实验中纸带左端与小车相连（填“左”或“右”）；
②纸带记录点3对应的小车速度为0.65m/s；
③则此次实验中测得的小车加速度为1.5m/s²；
（2）小明每次实验增加一质量为50g的砝码来改变拉力大小，并记录小车的加速度，如果小车的质量为100g，细线质量可以忽略，一切摩擦不计．则小车加速度随砝码个数变化的曲线最符合实际的应是图3中的D．

Answer 1

分析 （1）了解打点计算器的工作原理，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D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
（2）根据牛顿第二定律表示出加速度进行分析求解．

解答 解：（1）小车拖动纸带运动时做匀加速直线运动，所以速度越来越大，故相等的时间间隔内位移越来越大，所以纸带应与纸带的左端相连．
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为：
${v}_{3}^{\;}=\frac{{x}_{24}^{\;}}{2T}=\frac{20.16-7.07}{2×0.1}×1{0}_{\;}^{-2}=0.65m/s$
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为：
$a=\frac{{x}_{35}^{\;}-{x}_{13}^{\;}}{（2×0.1）_{\;}^{2}}=\frac{（28.94-12.86）-（12.86-2.78）}{0.04}×$$1{0}_{\;}^{-2}$=1.5$m/{s}_{\;}^{2}$
②根据牛顿第二定律得：
对m：mg-F_拉=ma
对M：F_拉=Ma
解得：F_拉=$\frac{mMg}{m+M}$所以小车加速度a=$\frac{mg}{m+M}$=$\frac{g}{1+\frac{M}{m}}$每次实验在吊挂之处逐次增加一个质量为50g的砝码，即m增大，
所以描述小车加速度随着吊挂砝码个数的变化最为适合是D，
故答案为：（1）①左   ②0.65   ③1.5    （2）D

点评 要提高应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．解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项，同时要熟练应用所学基本规律解决实验问题．