Question

10．在“探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m之間的定量關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，甲、乙兩個實(shí)驗(yàn)小組分別采用不同的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：
（1）實(shí)驗(yàn)小組甲采用圖甲的實(shí)驗(yàn)裝置探究加速度a與質(zhì)量m之間的定量關(guān)系，圖中A為小車（質(zhì)量為m₁），B為電火花計(jì)時器，C為重物（質(zhì)量為m₂），D為一端帶有定滑輪的長方形木板，實(shí)驗(yàn)中把重物C的重量作為細(xì)繩對小車的拉力，則
①質(zhì)量m₁、m₂應(yīng)滿足的關(guān)系是：m₁遠(yuǎn)大于m₂；（選填“遠(yuǎn)大于”或“遠(yuǎn)小于”）
②需要平衡摩擦力．（選填“需要”或“不需要”）
（2）實(shí)驗(yàn)小組乙探究加速度a與物體所受合力F之間的定量關(guān)系，他們在圖甲的小車上固定了能將數(shù)據(jù)進(jìn)行無線傳輸?shù)睦�力傳感器，并將傳感器的�?shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，可在計(jì)算機(jī)上直接讀出繩對小車?yán)�力F的大小，其它器材相同，則
①此實(shí)驗(yàn)裝置不需要（選填“需要”或“不需要”）滿足小組甲的條件①；
②通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出a-F圖象如圖乙所示，圖線不過坐標(biāo)原點(diǎn)的主要原因可能是D
A．小車的質(zhì)量m₁較小
B．重物的質(zhì)量m₂較大
C．平衡摩擦力時木板的傾角偏小
D．平衡摩擦力時木板的傾角偏大
（3）圖丙為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，已知實(shí)驗(yàn)所用電源的頻率為50Hz．根據(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 （1）要求在什么情況下才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力，需求出繩子的拉力，而要求繩子的拉力，應(yīng)先以整體為研究對象求出整體的加速度，再以M為研究對象求出繩子的拉力，通過比較繩對小車的拉力大小和盤和盤中砝碼的重力的大小關(guān)系得出只有m＜＜M時才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力．了解該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理．了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)．
（2）圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)，當(dāng)加速度為某一值時，F(xiàn)為零，知平衡摩擦力過度．圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)，當(dāng)拉力為某一值時，a為零，知沒有平衡摩擦力或傾角過小．
（3）運(yùn)用勻變速直線運(yùn)動的公式△x=at²去求解加速度．

解答 解：（1）以整體為研究對象有m₂g=（m₁+m₂）a
解得a=$\frac{{m}_{2}g}{{m}_{1}+{m}_{2}}$，
以M為研究對象有繩子的拉力F=m₁a=$\frac{{m}_{1}}{{m}_{1}+{m}_{2}}{m}_{2}g$，
顯然只有m₁＞＞m₂時才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于重物的重力．
實(shí)驗(yàn)中把重物C的重量作為細(xì)繩對小車的拉力，則需要平衡摩擦力，
（2）該實(shí)驗(yàn)中由于已經(jīng)用傳感器測出繩子拉力大小，不是將砝碼和砝碼盤的重力作為小車的拉力，故不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量．
圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)，當(dāng)加速度為某一值時，F(xiàn)為零，知平衡摩擦力過度，故D正確．
故選：D；
（3）相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有1個點(diǎn)，說明相鄰的兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)時間間隔為0.04s
運(yùn)用勻變速直線運(yùn)動的公式△x=at²
a=$\frac{△x}{{T}^{2}}=\frac{0.067-0.0619}{0.0{4}^{2}}$=3.2m/s²；
故答案為（1）①遠(yuǎn)大于；（ ②需要；
（2）①不需要； ②D；  （3）3.2

點(diǎn)評 該題考查了實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理分析，知道實(shí)驗(yàn)原理及注意事項(xiàng)即可正確解題；探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時，要平衡小車受到的摩擦力，不平衡摩擦力、或平衡摩擦力不夠、或過平衡摩擦力，小車受到的合力不等于鉤碼的重力．