Question

10．實驗小組做“探究加速度與力的關(guān)系”實驗．

（1）同學(xué)們安裝了如圖甲所示裝置，準(zhǔn)備接通電源打第一張紙帶時，一位同學(xué)發(fā)現(xiàn)了操作和裝置存在問題，它們是（只要指出兩個問題即可）：①打點計時器應(yīng)該用交流電源；②小車離定滑輪太近．
（2）糾正所有問題后，打出一條紙帶如圖乙所示，O為起點，A、B、C為三個相鄰的計數(shù)點，相鄰的計數(shù)點之間有四個打點未標(biāo)出．根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，可得小車的加速度為0.95m/s²．打B點時小車的速度為v_B=1.0m/s．（經(jīng)過保留2位有效數(shù)字）
（3）兩實驗小組分別得到如圖丙和丁兩條a-F實驗圖線，可能的原因分別是：丙：平衡摩擦力過大；�。簺]有始終滿足小車的質(zhì)量遠遠大于砂和砂桶的質(zhì)量．

Answer 1

分析 1、根據(jù)該實驗原理、操作步驟和數(shù)據(jù)處理的方法以及注意事項分析存在的問題．
2、根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上B點時小車的瞬時速度大小；
3、根據(jù)圖象丙可知，當(dāng)拉力為零時，物體已經(jīng)具有加速度，是由于木板傾斜的太大，根據(jù)圖象得出變量之間的關(guān)系，知道鉤碼所受的重力作為小車所受外力的條件．

解答 解：（1）①打點計時器應(yīng)該用交流電源（圖中為直流電源）；
②小車離定滑輪太近（離打點計器較遠），小車應(yīng)靠近打點計時器且打點計時器應(yīng)距左端較遠，這樣便于小車運動一段過程，從而能準(zhǔn)確測量小車的加速度，減小誤差．
（2）相鄰兩計數(shù)點之間還有四個點未畫出，則紙帶上兩相鄰計數(shù)點的時間間隔T=0.10s，
根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上點3時小車的瞬時速度大小，
${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.62-0.4205}{0.2}$=1.0m/s
根據(jù)△x=aT²得：a=$\frac{0.62-0.5155-（0.5155-0.4205）}{0.01}$=0.95m/s²．
（3）由圖象丙可知，當(dāng)F=0時，a≠0．也就是說當(dāng)繩子上沒有拉力時小車就有加速度，該同學(xué)實驗操作中平衡摩擦力過大，即傾角過大，
在質(zhì)量不變的條件下，加速度與外力成正比；由實驗原理：mg=Ma
得a=$\frac{mg}{M}=\frac{F}{M}$，
而實際上a′=$\frac{mg}{M+m}$
根據(jù)圖丁可知，圖線明顯偏離直線的主要原因是由于沒有滿足M＞＞m造成的，即沒有始終滿足小車的質(zhì)量遠遠大于砂和砂桶的質(zhì)量．
故答案為：（1）打點計時器應(yīng)該用交流電源；小車離定滑輪太近；（2）0.95；1.0；（3）平衡摩擦力過大；沒有始終滿足小車的質(zhì)量遠遠大于砂和砂桶的質(zhì)量．

點評 只要真正掌握了實驗原理就能順利解決此類實驗題目，而實驗步驟，實驗數(shù)據(jù)的處理都與實驗原理有關(guān)，故要加強對實驗原理的學(xué)習(xí)和掌握．要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實驗問題的能力，在平時練習(xí)中要加強基礎(chǔ)知識的理解與應(yīng)用．