Question

20．某学习小组的同学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，除图中实验器材和低压交流电源（含导线）外，还需要的实验器材有毫米刻度尺．
（2）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，图中相邻计数数点之间还有4个点未画出．则打点计时器打D点时，纸带的速度大小v=0.66m/s，由该纸带可求得小车的加速度大小a=0.80m/s²．

Answer 1

分析 （1）根据实验的原理确定需要测量的物理量，从而确定所需的实验器材．
（2）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C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．结合速度时间公式求出D点的速度．

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）C点的瞬时速度${v}_{C}=\frac{{x}_{BD}}{2T}=\frac{（5.40+6.20）×1{0}^{-2}}{0.2}m/s$=0.58m/s，因为连续相等时间内的位移之差△x=0.80cm，根据△x=aT²得，a=$\frac{△x}{{T}^{2}}=\frac{0.8×1{0}^{-2}}{0.01}m/{s}^{2}=0.80m/{s}^{2}$，则D点的速度v=v_C+aT=0.58+0.8×0.1m/s=0.66m/s．
故答案为：（1）毫米刻度尺，（2）0.66，0.80．

点评 解决本题的关键掌握实验的原理，以及掌握纸带的处理方法，会根据纸带求解瞬时速度和加速度．