Question

16．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中：

（1）本實(shí)驗(yàn)所采用的科學(xué)方法是：C
A．理想實(shí)驗(yàn)法        B．等效替代法        C．控制變量法        D．建立物理模型法
（2）為了消除小車與水平木板之間摩擦力的影響應(yīng)采取做法是C
A．將不帶滑輪的木板一端適當(dāng)墊高，使小車在鉤碼拉動(dòng)下恰好做勻速運(yùn)動(dòng)
B．將不帶滑輪的木板一端適當(dāng)墊高，使小車在鉤碼拉動(dòng)下恰好做勻加速運(yùn)動(dòng)
C．將不帶滑輪的木板一端適當(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．將不帶滑輪的木板一端適當(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）為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，鉤碼的質(zhì)量m應(yīng)遠(yuǎn)大于小車的質(zhì)量M（填“遠(yuǎn)大于”、“遠(yuǎn)小于”或“等于”）；每次改變小車質(zhì)量（或鉤碼質(zhì)量）時(shí)，不需要（填“需要”或“不需要”）重新平衡摩擦力．
（4）某同學(xué)在平衡摩擦力時(shí)把木板的一端墊得過高，所得的a-F圖象為圖2中的C；
（5）如圖3所示是某一次打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條記錄小車運(yùn)動(dòng)的紙帶，取計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G．紙帶上兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T=0.10s，用刻度尺測(cè)量出各相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離分別為AB=1.50cm，BC=3.88cm，CD=6.26cm，DE=8.67cm，EF=11.08cm，F(xiàn)G=13.49cm，則小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小a=2.40m/s²．（結(jié)果保留兩位小數(shù)）

Answer 1

分析 解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，探究加速度與拉力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，要平衡摩擦力，平衡摩擦力時(shí)，要求小車在無動(dòng)力的情況下平衡摩擦力，不需要掛任何東西．小車的加速度應(yīng)根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶求出；平衡摩擦力時(shí)，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：mgsinθ=μmgcosθ，可以約掉m，只需要平衡一次摩擦力．根據(jù)牛頓第二定律，求出小車實(shí)際的拉力大小，然后和mg進(jìn)行比較，可以得出結(jié)論，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．

解答 解：（1）本實(shí)驗(yàn)需要控制質(zhì)量不變，研究加速度與外力的關(guān)系，控制外力不變，研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，故方法為控制變量法．
故選：C
（2）實(shí)驗(yàn)過程中可利用重力沿斜面向下的分力來抵消摩擦力，具體操作為將不帶滑輪的木板一端適當(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C正確，
故選：C
（3）設(shè)小車的總質(zhì)量為M，鉤碼的總質(zhì)量為m，根據(jù)牛頓第二定律得：mg=（M+m）a，F(xiàn)=Ma=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，當(dāng)m＜＜M時(shí)F≈mg，即小車的總質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)于大鉤碼的總質(zhì)量，由于平衡摩擦力之后有Mgsinθ=μMgcosθ，故tanθ=μ．所以無論小車的質(zhì)量是否改變，小車所受的滑動(dòng)摩擦力都等于小車的重力沿斜面的分力，改變小車質(zhì)量時(shí)不需要重新平衡摩擦力，
（4）平衡摩擦力過度，重力沿斜面向下的分力大于摩擦力，則在不掛鉤碼的情況下，小車就有了一定的加速度，故選：C
（5）根據(jù)作差法得：$a=\frac{{x}_{DG}-{x}_{AD}}{9{T}^{2}}$=$\frac{0.1349+0.1108+0.0867-0.0626-0.0388-0.015}{0.09}$=2.40m/s²．
故答案為：（1）C；（2）C；（3）遠(yuǎn)小于；不需要（4）C；（5）2.40

點(diǎn)評(píng) 實(shí)驗(yàn)問題需要結(jié)合物理規(guī)律去解決．實(shí)驗(yàn)中的第2題考查的是力學(xué)問題，把長(zhǎng)木板的一端墊得過高，使得傾角偏大，會(huì)導(dǎo)致重力沿斜面向下的分力增大，摩擦力減小等現(xiàn)象，這些我們都要從學(xué)過的力學(xué)知識(shí)中解決．紙帶的處理是運(yùn)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)推論去完成的