Question

16．某實驗小組利用圖1所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系．

（1）下列做法正確的是AD
A．調(diào)節(jié)滑輪的高度，使牽引木塊的細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摩擦力時，將裝有砝碼的砝碼桶通過定滑輪拴在木塊上
C．實驗時，先放開木塊再接通打點計時器的電源
D．通過增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時，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動時受到的拉力，應(yīng)滿足的條件是砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠小于木塊和木塊上砝碼的總質(zhì)量．（選填“遠大于”、“遠小于”或“近似等于”）
（3）甲、乙兩同學(xué)在同一實驗室，各取一套圖1所示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a與拉力F的關(guān)系，分別得到圖2中甲、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摩擦因數(shù)分別為μ_甲、μ_乙，由圖2可知，m_甲小于m_乙，μ_甲大于μ_乙．（選填“大于”、“小于”或“等于”）

Answer 1

分析 （1）實驗要保證拉力等于小車受力的合力，要平衡摩擦力，細線與長木板平行；
（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）a-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的表達式后結(jié)合圖象分析得到動摩擦因素情況．

解答 解：（1）A、調(diào)節(jié)滑輪的高度，使牽引木塊的細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摩擦力時，不應(yīng)懸掛“重物”，故B錯誤；  
C、打點計時器要“早來晚走”即實驗開始時先接通打點計時器的電源待其平穩(wěn)工作后再釋放木塊，而當(dāng)實驗結(jié)束時應(yīng)先控制木塊停下再停止打點計時器，故C錯誤； 
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，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度，故D正確；選擇AD；
（2）設(shè)砝碼與砝碼桶的質(zhì)量為m，小車的質(zhì)量為M，對砝碼桶及砝碼與小車組成的系統(tǒng)，由牛頓第二定律得：a=$\frac{mg}{M+m}$，
對木塊，由牛頓第二定律得：T=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}$=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，只有當(dāng) a=$\frac{mg}{M+m}$＜$\frac{mg}{M}$，只有當(dāng)砝碼桶及桶的質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量時，即：m＜＜M時，小車受到的拉力近似等于砝碼及砝碼桶的重力；
（3）當(dāng)沒有平衡摩擦力時有：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_甲小于m_乙，μ_甲大于μ_乙；
故答案為：（1）AD；（2）遠小于；（3）小于，大于．

點評 本題主要考察“驗證牛頓第二定律”的實驗，要明確實驗原理，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．