Question

3．為了探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，現(xiàn)提供如圖1所示實(shí)驗(yàn)裝置．請(qǐng)思考探究思路并回答下列問(wèn)題：
（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
（2）為了消除小車與水平木板之間摩擦力的影響應(yīng)采取的做法是C．
A．將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，使小車在鉤碼拉動(dòng)下恰好做勻速運(yùn)動(dòng)
B．將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，使小車在鉤碼拉動(dòng)下恰好做勻加速運(yùn)動(dòng)
C．將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運(yùn)動(dòng)
D．將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻加速運(yùn)動(dòng)

（3）某學(xué)生在平衡摩擦力時(shí)，不慎使長(zhǎng)木板傾角偏大．則他所得到的a-F關(guān)系應(yīng)該是上面圖2中的哪根圖線？答：C（圖中a是小車的加速度，F(xiàn)是細(xì)線作用于小車的拉力）．
（4）消除小車與水平木板之間摩擦力的影響后，要用鉤碼總重力代替小車所受的拉力，此時(shí)鉤碼質(zhì)量m與小車總質(zhì)量M之間應(yīng)滿足的關(guān)系為m《M；
（5）一組同學(xué)在做加速度與質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持盤(pán)及盤(pán)中砝碼的質(zhì)量一定，改變小車及車中砝碼的質(zhì)量，測(cè)出相應(yīng)的加速度，采用圖象法處理數(shù)據(jù)．為了比較容易地檢查出加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系，應(yīng)該做a與$\frac{1}{M}$的圖象．
（6）某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到的紙帶如圖3所示，已知實(shí)驗(yàn)所用電源的頻率為50Hz．據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為3.2m/s²（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 該實(shí)驗(yàn)采用控制變量法，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)平衡摩擦力，平衡摩擦力時(shí)不能掛鉤碼；為了使得鉤碼的重力等于小車所受的拉力，則鉤碼的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量．
為了直觀地得出a-M的關(guān)系，應(yīng)作$a-\frac{1}{M}$圖線．
根據(jù)連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是一恒量，運(yùn)用逐差法求出小車的加速度．

解答 解：（1）探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，采用的實(shí)驗(yàn)方法是控制變量法．
（2）為了消除小車與水平木板之間摩擦力的影響應(yīng)采取的做法是將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運(yùn)動(dòng)．故選：C．
（3）某學(xué)生在平衡摩擦力時(shí)，不慎使長(zhǎng)木板傾角偏大．則F=0時(shí)，加速度a不為零，故選：C．
（4）對(duì)整體分析，加速度a=$\frac{mg}{M+m}$，隔離對(duì)小車分析，拉力T=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}=\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，要用鉤碼總重力代替小車所受的拉力，應(yīng)滿足m《M．
（5）為了比較容易地檢查出加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系，應(yīng)作出線性關(guān)系圖線，即作a-$\frac{1}{M}$圖線．
（6）根據(jù)△x=aT²，運(yùn)用逐差法得，a=$\frac{{x}_{CE}-{x}_{AC}}{4{T}^{2}}=\frac{（7.21+7.72-6.19-6.70）×1{0}^{-2}}{4×0.0{4}^{2}}$=3.2m/s²．
故答案為：（1）C   （2）C   （3）C   （4）m《M   （5）$\frac{1}{M}$    （6）3.2

點(diǎn)評(píng) 在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)用控制變量法，本實(shí)驗(yàn)只有在滿足平衡摩擦力和小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于盤(pán)和砝碼質(zhì)量的雙重條件下，才能用盤(pán)和砝碼的總重力代替小車所受的合力．
掌握紙帶的處理方法，會(huì)通過(guò)紙帶求解瞬時(shí)速度和加速度，關(guān)鍵是勻變速直線運(yùn)動(dòng)推論的運(yùn)用．