Question

10．實(shí)驗(yàn)小組做“探究加速度與力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)．

（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(shí)，一位同學(xué)發(fā)現(xiàn)了操作和裝置存在問(wèn)題，它們是（只要指出兩個(gè)問(wèn)題即可）：①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)該用交流電源；②小車離定滑輪太近．
（2）糾正所有問(wèn)題后，打出一條紙帶如圖乙所示，O為起點(diǎn)，A、B、C為三個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間有四個(gè)打點(diǎn)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(diǎn)時(shí)小車的速度為v_B=1.0m/s．（經(jīng)過(guò)保留2位有效數(shù)字）
（3）兩實(shí)驗(yàn)小組分別得到如圖丙和丁兩條a-F實(shí)驗(yàn)圖線，可能的原因分別是：丙：平衡摩擦力過(guò)大；�。簺](méi)有始終滿足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于砂和砂桶的質(zhì)量．

Answer 1

分析 1、根據(jù)該實(shí)驗(yàn)原理、操作步驟和數(shù)據(jù)處理的方法以及注意事項(xiàng)分析存在的問(wèn)題．
2、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，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過(guò)程中的平均速度，可以求出打紙帶上B點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小；
3、根據(jù)圖象丙可知，當(dāng)拉力為零時(shí)，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(diǎn)計(jì)時(shí)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(diǎn)計(jì)器較遠(yuǎn)），小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器且打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)距左端較遠(yuǎn)，這樣便于小車運(yùn)動(dòng)一段過(guò)程，從而能準(zhǔn)確測(cè)量小車的加速度，減小誤差．
（2）相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，則紙帶上兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔T=0.10s，
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過(guò)程中的平均速度，可以求出打紙帶上點(diǎn)3時(shí)小車的瞬時(shí)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(shí)，a≠0．也就是說(shuō)當(dāng)繩子上沒(méi)有拉力時(shí)小車就有加速度，該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中平衡摩擦力過(guò)大，即傾角過(guò)大，
在質(zhì)量不變的條件下，加速度與外力成正比；由實(shí)驗(yàn)原理：mg=Ma
得a=$\frac{mg}{M}=\frac{F}{M}$，
而實(shí)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(méi)有滿足M＞＞m造成的，即沒(méi)有始終滿足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于砂和砂桶的質(zhì)量．
故答案為：（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(guò)大；沒(méi)有始終滿足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于砂和砂桶的質(zhì)量．

點(diǎn)評(píng) 只要真正掌握了實(shí)驗(yàn)原理就能順利解決此類實(shí)驗(yàn)題目，而實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理都與實(shí)驗(yàn)原理有關(guān)，故要加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)問(wèn)題的能力，在平時(shí)練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的理解與應(yīng)用．