Question

4．①某同学设计了一个探究小车的加速度a与小车所受拉力F及质量m关系的实验，图甲为实验装置简图．小车前端固定着拉力传感器，细绳系在传感器上，绳的拉力大小可从传感器上显示出来．为了减小实验所带来的误差，你认为下列说法正确的是：AB．
A、需要平衡摩擦力                    B、细绳与木板平面需平行
C、钩码的重力要远小于小车的总重力    D、实验进行时应先释放小车再接通电源
②用此装置能否验证机械能守恒？不能（填“能”或“不能”）；能否验证动能定理？能（填“能”或“不能”）．
③如图乙所示是某次探究a与F关系的实验中得到的一条纸带，已知打点计时器所接交流电源的频率为50Hz，其中A、B、C、D、E是计数点（每打5个点取一个计数点），距离如图所示，其中L₁=3.07cm，L₂=12.38cm，L₃=27.87cm，L₄=49.62cm．则打C点时小车的速度为1.24m/s；小车的加速度为6.22m/s²．（计算结果均保留三位有效数字）

Answer 1

分析 该实验装置于验证牛顿第二定律的实验装置相同，为了使绳子的拉力等于小车受到的合力，实验前需要平衡摩擦力且细绳与木板平面需平行，绳的拉力大小可从传感器上显示出来，利用匀变速直线运动的两个推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度．

解答 解：（1）A、为了使绳子的拉力等于小车受到的合力，实验前需要平衡摩擦力且细绳与木板平面需平行，故AB正确；
C、本实验绳子的拉力由传感器上显示出来，不需要用重物的重力代替，所以不需要满足钩码的重力要远小于小车的总重力，故C错误；
D、实验进行时应先接通电源再释放小车，故D错误；
故选：AB
（2）此装置中小车的机械能增加，不能用此装置能否验证机械能守恒，
但可以验证动能定理，根据绳子拉力做的功与小车动能变化量的关系验证动能定理；
（3）每打5个点取一个计数点，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s，
小车通过C点的速度v_C=$\frac{{x}_{BD}}{2T}=\frac{0.2787-0.0307}{0.2}$=1.24m/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，
得：x_CD-x_AB=2a₁T²
x_DE-x_BC=2a₂T²
为了更加准确的求解加速度，我们对三个加速度取平均值
得：a=$\frac{1}{2}$（a₁+a₂）
解得：a=6.22m/s²．
故答案为：①AB；②不能；能；③1.24；6.22

点评 解决本题的关键掌握平衡摩擦力的方法，纸带的处理．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．