Question

某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验，如图所示，图甲为实验装置简图．
（1）图中的电源插头应插在

交流

电源上，电源电压为

220

伏；
（2）实验前，要将带有滑轮的木板另一端垫起，目的是

平衡摩擦力

；
（3）实验操做前，应使小车停在

靠近

（填“靠近”“远离”）打点计时器处；
（4）设沙桶和沙子的质量为m₀，小车质量为m，为了减小实验误差，它们质量应满足m₀

＜＜

m；
（5）电源的频率为50Hz，图乙为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为

3.2

m/s² （保留两位有效数字）

Answer 1

分析：（1）常用的仪器工作电源考察，如电火花计时器使用电源是220V交流；
（2）实验时，我们认为绳子的拉力是小车受到的合外力，为达到这个目的，我们要先平衡摩擦力；
（3）为了在纸带上打出更多的点，所以实验操做前，应使小车停在靠近打点计时器处；
（4）为了使绳子的拉力近似等于小车受到的合外力，处理方式是让小车的质量远远大于沙桶和沙子的质量；
（5）小车做匀加速运动，可根据匀加速运动的规律结合纸带上的数据求出加速度；

解答：解：（1）电火花计时器使用电源是220V交流，故填：交流；220
（2）实验时，我们认为绳子的拉力是小车受到的合外力，为达到这个目的，我们要先平衡摩擦力，故填：平衡摩擦力
（3）为了在纸带上打出更多的点，所以实验操做前，应使小车停在靠近打点计时器处，故填：靠近
（4）假设小车的加速度为a，拉力为F：
对沙桶及沙：m₀g-F=m₀a；对小车：F=ma；
联立得：F=

m0mg

m0+m

，故只有在m＞＞m₀的情况下近似认为拉力等于m₀g，故填：＜＜
（5）设前两段位移为x₁，后两段位移为x₂
由△x=at²得：
a=

△x

t2

=

(7.72+7.21-6.7-6.19)×10-2

0．22

=3.2m/s²
故答案为：（1）交流；220
（2）平衡摩擦力
（3）靠近
（4）＜＜
（5）3.2

点评：只要真正掌握了实验原理就能顺利解决此类实验题目，而实验步骤，实验数据的处理都与实验原理有关，故要加强对实验原理的学习和掌握．纸带的处理在很多实验中都有涉及，对于速度和加速度的求法一定要牢固掌握．