Question

3．用如图甲所示的装置可以做许多力学实验，该装置包括小车，一端附有定滑轮的木板，打点计时器，纸带，细线、钩码．
（1）某同学用此装置“研究匀变速直线运动”时，除了上述器材主刻度尺还需要交流（填“交流”或“直流”）电源．
（2）如果用此装置探究小车加速度a与所受合力F的关系，应满足的条件为平衡摩擦力、钩码质量远小于小车的质量．
（3）如果“研究匀变速直线运动”时，实验中按规范操作打出的一条纸带如图乙所示，已知打点计时器的打点频率为50Hz，则小车的加速度为5.0．（结果保留两位有效数字）

Answer 1

分析 （1）打点计时器，需接交流电源；
（2）根据牛顿第二定律的拉力的表达式，从而得出小车受到的合力与钩码的重力大小基本相等满足的条件；
（3）由逐差法可得加速度．

解答 解：（1）打点计时器，接交流电源；
（2）当平衡摩擦力后，则绳子的拉力等于小车的合力，
再根据牛顿第二定律得，a=$\frac{mg}{M+m}$，
则绳子的拉力F=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}$=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，
当钩码质量远小于小车的质量时，小车受到的合力与钩码重力大小基本相等；
（3）由逐差法可得：
解得：a=$\frac{{x}_{CE}-{x}_{AC}}{（2T）^{2}}$=$\frac{（0.050-0.026）-（0.026-0.010）}{0.0{4}^{2}}$=5.0m/s²．
故答案为：（1）交流；（2）平衡摩擦力，钩码质量远小于小车的质量；（3）5.0．

点评 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，尤其是理解平衡摩擦力的操作和要求的含义．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．