Question

7．某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究加速度與力、阻力的關(guān)系．

（1）下列做法正確的是AD（選填字母代號）．
A．調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳�木塊的細(xì)繩與長木板保持平行
B．在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動(dòng)摩擦力時(shí)，將裝有砝碼的砝碼桶通過定滑輪拴在木塊上
C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開木塊再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源
D．通過增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時(shí)，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度
（2）為使砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總重力在數(shù)值上近似等于木塊運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的拉力，應(yīng)滿足的條件是砝碼桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于木塊和木塊上砝碼的總質(zhì)量（選填：“遠(yuǎn)大于”“遠(yuǎn)小于”或“近似等于”）．
（3）改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測量，在某次實(shí)驗(yàn)中根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)可畫出a-F關(guān)系圖線（如圖2所示）．
①分析此圖線的OA段可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是加速度a與小車受到的合力F成正比；
②此圖線的AB段明顯偏離直線、造成此誤差的主要原因是C；
A．小車與軌道之間存在摩擦
B．導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)
C．所掛鉤碼的總質(zhì)量太大
D．所用小車的質(zhì)量太大
③甲、乙兩同學(xué)在同一實(shí)驗(yàn)室，各取該套裝置放在水平桌面上，木塊上均不放砝碼，在沒有平衡摩擦力的情況下，研究加速度α與拉力F的關(guān)系，分別得到了如圖3中所示的甲、乙兩條直線，設(shè)甲、乙用的木塊質(zhì)量分別為m_甲、m_乙，甲、乙用的木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為μ_甲、μ_乙，由圖可知，m_甲＜m_乙，μ_甲＞μ_乙（選填“大于”“小于”或“等于”）．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)要保證拉力等于小車受力的合力，要平衡摩擦力，細(xì)線與長木板平行；實(shí)驗(yàn)過程中，只需平衡一次摩擦力；實(shí)驗(yàn)開始先接通電源后釋放木塊
（2）砝碼桶及桶內(nèi)砝碼加速下降，失重，拉力小于重力，加速度越大相差越大，故需減小加速度，即減小砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量；
（3）①探究加速度與力的關(guān)系，應(yīng)控制小車的質(zhì)量保持不變；平衡摩擦力后用鉤碼的重力作為小車受到的合力；
②控制實(shí)驗(yàn)所控制的變量，分析圖象，根據(jù)圖象特點(diǎn)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論；根據(jù)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)分析圖象偏離直線的原因．
③a-F圖象的斜率表示加速度的倒數(shù)；求解出加速度與拉力F的表達(dá)式后結(jié)合圖象分析得到動(dòng)摩擦因素情況．

解答 解：（1）A、調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳�木塊的細(xì)繩與長木板保持平行，否則拉力不會等于合力，故A正確；
B、在調(diào)節(jié)模板傾斜度平衡木塊受到的滑動(dòng)摩擦力時(shí)，不應(yīng)懸掛“重物”，故B錯(cuò)誤；  
C、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要“早來晚走”即實(shí)驗(yàn)開始時(shí)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源待其平穩(wěn)工作后再釋放木塊，而當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)應(yīng)先控制木塊停下再停止打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，故C錯(cuò)誤； 
D、平衡摩擦力后，有mgsinθ=μmgcosθ，即μ=tanθ，與質(zhì)量無關(guān)，故通過增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時(shí)，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度，故D正確；
故選：AD
（2）按照教材上的理論若以砝碼桶及砝碼作為小木塊的外力，則有 a=$\frac{mg}{M}$，而實(shí)際實(shí)驗(yàn)過程中砝碼桶及砝碼也與小木塊一起做勻加速運(yùn)動(dòng)，即對砝碼桶及砝碼有mg-T=ma，對小木塊有T=Ma．綜上有：小物塊的實(shí)際的加速度為 a=$\frac{mg}{M+m}$，只有當(dāng)m＜＜M時(shí)，才能有效的保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性；
（3）①由圖象OA段可知，a與F成正比，即：在小車質(zhì)量一定時(shí)，加速度a與小車受到的合力F成正比；
②以小車與鉤碼組成的系統(tǒng)為研究對象，系統(tǒng)所受的合外力等于鉤碼的重力m_鉤碼g，
由牛頓第二定律得：mg=（m+M）a，木塊的加速度a=$\frac{mg}{M+m}$g，
木塊受到的拉力F=Ma=$\frac{Mm}{M+m}$g，當(dāng)m＜＜M時(shí)，
可以認(rèn)為木塊受到的合力等于桶的重力，如果砝碼桶的質(zhì)量太大，
則木塊受到的合力小于砝碼桶的重力，實(shí)驗(yàn)誤差較大，a-F圖象偏離直線，故C正確．
③當(dāng)沒有平衡摩擦力時(shí)有：T-f=ma，故a=$\frac{1}{m}$T-μg，即圖線斜率為$\frac{1}{m}$，縱軸截距的大小為μg．
觀察圖線可知m_甲＜m_乙，μ_甲＞μ_乙；
故答案為：（1）AD；（2）遠(yuǎn)小于；      （3）①加速度a與小車受到的合力F成正比       ②C       ③＜＞

點(diǎn)評 本題主要考察“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)，要明確實(shí)驗(yàn)原理，特別是要明確系統(tǒng)誤差的來源，知道減小系統(tǒng)誤差的方法