Question

4．某课外兴趣小组利用如图甲所示的实验装置探究加速度与合外力、质量的关系：
（1）下列关于该实验的说法，正确的是BCD（选填选项前的字母）
A．实验开始时应先释放小车，再接通电源
B．实验前应调节定滑轮的高度使细线与木板平行
C．实验开始的时候，小车最好距离打点计时器近一点
D．实验前要把木板不带滑轮的一端适当垫高平衡摩擦力
（2）从实验中挑选出一条点迹清晰的纸带，用刻度尺测量计数点间的距离如图乙所示，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz（相邻两个计数点间有四个点未画出）．

从图乙中所给的刻度尺上读出A、B两点间的距离s₁=0.70cm，计算打出C点时小车的速度v_C=0.13m/s，该小车的加速度a=0.40m/s²（计算结果保留两位有效数字）．
（3）该小组在探究小车加速度a与小车质量M的关系中，作出了a-$\frac{1}{M}$的图线，如图丙所示，可求得小车受到的合外力大小为0.30N（计算结果保留两位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）根据实验的原理以及操作中的注意事项确定正确的操作步骤．
（2）根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出C点的速度，通过连续相等时间内的位移之差是一恒量求出加速度．
（3）根据图线的斜率求出小车所受的合外力．

解答 解：（1）A、实验时应先接通电源，再释放小车，故A错误．
B、实验前应调节定滑轮的高度使细线与木板平行，故B正确．
C、实验开始的时候，小车最好距离打点计时器近一点，保证纸带的有效使用，故C正确．
D、实验前要把木板不带滑轮的一端适当垫高平衡摩擦力，故D正确．
故选：BCD．
（2）由刻度尺的读数知，A、B两点间的距离s₁=0.70cm，C点的瞬时速度${v}_{C}=\frac{{x}_{BD}}{2T}=\frac{（1.10+1.50）×1{0}^{-2}}{0.2}$m/s=0.13m/s．
根据△x=aT²得，加速度a=$\frac{△x}{{T}^{2}}=\frac{0.40×1{0}^{-2}}{0.01}m/{s}^{2}=0.40m/{s}^{2}$．
（3）a-$\frac{1}{M}$图线的斜率表示小车所受的合外力，则F=$\frac{1.2}{4}N=0.30N$．
故答案为：（1）BCD，（2）0.70，0.13，0.40，（3）0.30．

点评 解决本题的关键知道实验的原理以及操作中的注意事项，掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度和加速度，关键是匀变速直线运动推论的运用．