Question

14．在《探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》實(shí)驗(yàn)中采用如圖a所示的裝置．

（1）本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)方法是C
A．假設(shè)法
B．理想實(shí)驗(yàn)法
C．控制變量法
D．等效替代法
（2）下列說法中正確的是BD
A．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將盤及盤中的砝碼用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上
B．每次改變小車的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力
C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源
D．在每次實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)使小車和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和小桶的總質(zhì)量
（3）圖（b）是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分，其中0、1、2、3、4是計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)（圖中未標(biāo)出），計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示．打“3”計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的速度大小為0.26m/s，由紙帶求出小車的加速度的大小a=0.50m/s²．（計(jì)算結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）
（4）在“探究加速度與力的關(guān)系”時(shí)，保持小車的質(zhì)量不變，改變小桶中砝碼的質(zhì)量，該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F關(guān)系圖線如圖（c）所示，該圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)，試分析圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因?yàn)槠胶饽Σ亮�過度．

Answer 1

分析 （1）探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，應(yīng)采用控制變量法．
（2）平衡摩擦力時(shí)，要求小車在無動(dòng)力的情況下平衡摩擦力，不需要掛任何東西．平衡摩擦力時(shí)，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：mgsinθ=μmgcosθ，可以約掉m，只需要平衡一次摩擦力．操作過程是先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再放開小車．
（3）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于與它相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，可以求出紙帶上5點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大�。�根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小．
（4）實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)平衡摩擦力，沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，a-F圖象在F軸上有截距；平衡摩擦力過度，在a-F圖象的a軸上有截距

解答 解：（1）物體的加速度與力的大小、物體質(zhì)量有關(guān)，探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，應(yīng)采用控制變量法，故C正確．．
故選：C
（2）A、在該實(shí)驗(yàn)中，我們認(rèn)為繩子的拉力就等于小車所受的合外力，故在平衡摩擦力時(shí)，細(xì)繩的另一端不能懸掛盤及盤中的砝碼，故A錯(cuò)誤．
B、由于平衡摩擦力之后有Mgsinθ=μMgcosθ，故tanθ=μ．所以無論是否改變小車的質(zhì)量，小車所受的滑動(dòng)摩擦力都等于小車的重力沿斜面的分力，改變小車質(zhì)量時(shí)不需要重新平衡摩擦力，故B正確．
C、實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源然后再放開小車，故C錯(cuò)誤．
D、在每次實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)使小車和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和小桶的總質(zhì)量，否則繩子拉力不等于小桶的總重力，故D正確；
故選：BD．
（3）每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)未標(biāo)出，則周期為：T=0.02×5=0.1s；
時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度為：v₃=$\frac{{x}_{24}}{2T}=\frac{0.024+0.0288}{0.2}=0.26m/s$
根據(jù)作差法得：a=$\frac{{x}_{24}-{x}_{02}}{4{T}^{2}}=\frac{0.024+0.0288-0.0189-0.014}{0.04}$=0.50m/s²；
（4）由圖象可知，a-F圖象在a軸上有截距，這是由于平衡摩擦力過度造成的．
故答案為：（1）C；（2）BD；（3）0.26；0.50；（4）平衡摩擦力過度

點(diǎn)評(píng) 對(duì)于實(shí)驗(yàn)我們要明確實(shí)驗(yàn)原理、具體實(shí)驗(yàn)操作以及數(shù)據(jù)處理等，同時(shí)要清楚每一項(xiàng)操作存在的理由，比如為什么要平衡摩擦力，為什么要先接通電源后釋放紙帶等；
會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理分析分析為什么要平衡摩擦力和讓小車的質(zhì)量M遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小桶（及砝碼）的質(zhì)量m，且會(huì)根據(jù)原理分析實(shí)驗(yàn)誤差．紙帶的處理在高中實(shí)驗(yàn)中用到多次，需要牢固的掌握．