Question

4．某同学利用如图装置探究加速度与合外力的关系．利用力传感器测量细线上的拉力．按照如下步骤操作：
①安装好打点计时器和纸带，调整导轨的倾斜程度，平衡小车摩擦力；
②细线通过导轨一端光滑的定滑轮和动滑轮，与力传感器相连，动滑轮上挂上一定质量的钩码，将小车拉到靠近打点计时器的一端；
③打开力传感器并接通打点计时器的电源（频率为50Hz的交流电源）；
④释放小车，使小车在轨道上做匀加速直线运动；
⑤关闭传感器，记录下力传感器的示数F；通过分析纸带得到小车加速度a；
⑥改变钩码的质量，重复步骤①②③④⑤；
⑦作出a-F图象，得到实验结论．
（1）某学校使用的是电磁式打点计时器，在释放小车前，老师拍下了几个同学实验装置的部分细节图，下列图中操作不正确的是ABC．

（2）本实验在操作中是否要满足钩码的质量远远小于小车的质量？不需要（填写“需要”或“不需要”）；某次释放小车后，力传感器示数为F，通过天平测得小车的质量为M，动滑轮和钩码的总质量为m，不计滑轮的摩擦，则小车的加速度理论上应等于B．
A．a=$\frac{F}{2M}$
B．a=$\frac{F}{M}$
C．a=$\frac{mg-2F}{M}$
D．a=$\frac{2F}{M}$
（3）如图是某次实验测得的纸带的一段，可以判断纸带的左（填“左”或“右”）端与小车连接，在打点计时器打下计数点6时，钩码的瞬时速度大小为0.75（0.73-0.75）m/s（保留两位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）在释放小车前，纸带应该放在了复写纸下方并保持纸带处于拉直状态，电磁式打点计时器应使用4-6V交流电源，在释放小车前，应使细线与长木板平行；
（2）本实验利用力传感器测量细线上的拉力，不需要用钩码的重力代替，根据牛顿第二定律求解加速度的表达式；
（3）根据纸带上打的点的密集判断哪端与小车相连，中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度

解答 解：（1）在释放小车前，纸带应该放在了复写纸下方并保持纸带处于拉直状态，否则纸带与限位孔的摩擦力更大，误差更大，故AB错误；
C、在释放小车前，应使细线与长木板平行，故C错误；
D、电磁式打点计时器应使用4-6V交流电源，故D正确．
本题选不正确的，故选：ABC
本实验利用力传感器测量细线上的拉力，不需要用钩码的重力代替，所以不需要满足钩码的质量远远小于小车的质量，根据牛顿第二定律得：a=$\frac{F}{m}$，故B正确．
故选：B
（3）纸带右侧两点间的距离越来越大，故左端与小车相连，瞬时速度为5到7的平均速度故v=$\frac{0.03}{0.04}m/s=0.75m/s$
故答案为：（1）ABC，（2）不需要，B；（3）左，0.75（0.73-0.75）

点评 这个是课本参考实验的改进版，用这种方法可以准确得到小车受到的合外力，而不需要用重物的重力来近似代替，是一个比课本参考方案更好的办法，题目价值很高．