Question

Ⅰ、（1）某同学利用如图甲所示的实验装置测量重力加速度．请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当：
①

打点计时器应接交流电源

；②

重物释放时应紧靠打点计时器

．
（2）该同学经正确操作得到如图乙所示的纸带，取连续的六个打点A、B、C、D、E、F为计数点，测得点A到B、C、D、E、F的距离分别为h₁、h₂、h₃、h₄、h₅．若打点的频率为f，则打E点时重物速度的表达式为v_E=

(h5-h3)f

2

；若分别计算出各计数点对应的速度数值，并在坐标系中画出速度的二次方（v²）与距离（h）的关系图线，如图丙所示，则重力加速度g=

9.4

m/s²．

Ⅱ．如图所示为“探究加速度与物体受力与质量的关系”实验装置图．图中A为小车，B为装有砝码的小桶，C为一端带有定滑轮的长木板，小车通过纸带与电火花打点计时器相连，计时器接50H_Z交流电．小车的质量为m₁，小桶（及砝码）的质量为m₂．

（1）下列说法正确的是

D

．
A．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力
B．实验时应先释放小车后接通电源
C．本实验m₂应远大于m₁
D．在用图象探究加速度与质量关系时，应作a-

1

m1

图象
（2）实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的图3a-F图象，可能是图中的图线

丙

．（选填“甲”、“乙”、“丙”）

（3）如图所示为某次实验得到的纸带，纸带中相邻计数点间的距离已标出，相邻计数点间还有四个点没有画出．由此可求得小车的加速度大小

0.48或0.49

  m/s²．（结果保留二位有效数字）

Answer 1

分析：（1）本题考查了打点计时器的具体应用，熟悉打点计时器的使用细节即可正确解答本题．
（2）匀变速直线运动某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度．可以通过求DF段的平均速度表示E点的瞬时速度．根据mgh=

1

2

mv²-

1

2

m

v

2 0

得v²=2gh+

v

2 0

，结合图象明确图象斜率的含义即求出重力加速度．
（1）实验时需要提前做的工作有两个：①平衡摩擦力，且每次改变小车质量时，不用重新平衡摩擦力，因为f=mgsinθ=μmgcosθ，m约掉了．②让小车的质量M远远大于小桶（及砝码）的质量m，因为：际上绳子的拉力F=Ma=

M

M+m

mg，故应该是m＜＜M，而当m不再远小于M时a=

mg

m+M

=

g

1+ M m

随m的增大物体的加速度逐渐减小且无限趋近于g．
（2）如果没有平衡摩擦力的话，就会出现当有拉力时，物体不动的情况．
（3）小车做的是匀加速直线运动，可由△x=at²求解加速度．

解答：解：I（1）打点计时器使用交流电源，而该题中接了直流电；重物离打点计时器太远，这样纸带上上所打点很少，不利于减小误差．
故答案为：打点计时器接了直流电；重物离打点计时器太远．
（2）匀变速直线运动某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，从D点到F点的时间为：t_DF=2T=

2

f

，所以有：
v_E=

xDF

tDF

=

(h5-h3)

2

f
根据mgh=

1

2

mv²-

1

2

m

v

2 0

得v²=2gh+

v

2 0

，由此可知图线的斜率表示2g，所以2g=18.8，则g=9.4m/s²．
故答案为：

(h5-h3)

2

f，9.4．
II（1）A：平衡摩擦力，假设木板倾角为θ，则有：f=mgsinθ=μmgcosθ，m约掉了，故不需要重新平衡摩擦力．故A错误．
B：实验时应先接通电源后释放小车，故B错误．
C：让小车的质量M远远大于小桶（及砝码）的质量m，因为：绳子的拉力F=Ma=

M

m+M

mg，故应该是m＜＜M，而当m不再远远小于M时a=

mg

m+M

=

g

1+ M m

随m的增大物体的加速度逐渐减小且无限趋近于g，故C错误．
D：F=ma，所以：a=

F

m

，当F一定时，a与

1

m

成正比，故D正确．
故选：D
（2）遗漏了平衡摩擦力这一步骤，就会出现当有拉力时，物体不动的情况．故图线为丙．
（3）设第1段位移为：x₁，第2段位移为：x₂，
计时器打点的时间间隔为0.02s．从比较清晰的点起，每两测量点间还有4个点未画出，说明时间间隔T=0.1s
由△x=aT²得：
即：0.49×10^-2=a×0.1²
解得：a=0.49m/s²
故答案为：Ⅰ、（1）打点计时器应接交流电源；  重物释放时应紧靠打点计时器；
（2）

(h5-h3)f

2

；        9.4；
Ⅱ、（1）D； （2）丙； （3）0.48或0.49．

点评：了解实验的装置和工作原理，对于纸带的问题，我们要熟悉匀变速直线运动的特点和一些规律，会通过图象求解重力加速度．
会根据实验原理分析分析为什么要平衡摩擦力和让小车的质量M远远大于小桶（及砝码）的质量m，且会根据原理分析实验误差．纸带的处理在高中实验中用到多次，需要牢固的掌握．