Question

15．某實驗小組采用如圖1所示的裝置“探究a與F、m之間的定量關(guān)系”實驗中，小車碰到制動裝置時，鉤碼尚未到達地面．

（1）下列措施中正確的是AD．
A．首先要平衡摩擦力，使小車受到合力就是細(xì)繩對小車的拉力
B．每次小車都要從同一位置開始運動
C．實驗時應(yīng)先放小車，然后再開打點計時器的電源
D．鉤碼的總質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量
（2）如圖2所示，是實驗小組同學(xué)在實驗中得到的一條紙帶，紙帶上標(biāo)注了幾個計數(shù)點O、A、B、C、D、E、F，并且相鄰兩個計數(shù)點之間還有4個點沒有畫出，紙帶旁還給出了最小刻度為1mm的刻度尺，已知打點計時器所用交流電頻率為50Hz．
①計數(shù)點 A對應(yīng)刻度尺上的讀數(shù)是5.80 cm；
②由紙帶可以計算，計數(shù)點D對應(yīng)時刻小車的速度大小υ_D=1.18m/s，小車的加速度是2.00 m/s²（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）．
（3）實驗中，在探究加速度與小車質(zhì)量關(guān)系時，某同學(xué)得到了7組數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上描出相應(yīng)的7個點（圖3中打×的位置）．
①請在圖3坐標(biāo)紙上作出a-$\frac{1}{m}$的關(guān)系圖象；
②由圖象得出的結(jié)論是：合外力不變時，加速度大小與質(zhì)量成反比．

Answer 1

分析 探究加速度與力的關(guān)系實驗時，需要平衡摩擦力，平衡摩擦力時，要求小車在無動力的情況下平衡摩擦力，不需要掛任何東西．平衡摩擦力時，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．操作過程是先接通打點計時器的電源，再放開小車．小車的加速度應(yīng)根據(jù)打出的紙帶求出．
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D點時小車的瞬時速度大小．
根據(jù)描點法作出圖象，根據(jù)圖象得出結(jié)論．

解答 解：（1）A、實驗首先要平衡摩擦力，使小車受到合力就是細(xì)繩對小車的拉力，故A正確；
B、每次小車不需要要從同一位置開始運動，故B錯誤；
C、實驗中應(yīng)先接通電源，后放開小車，故C錯誤；
D、設(shè)小車質(zhì)量M，鉤碼質(zhì)量m，整體的加速度為a，繩上的拉力為F，則：
對小車有：F=Ma；
對鉤碼有：mg-F=ma，即：mg=（M+m）a；
如果用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，則要求：Ma=（M+m）a，必須要滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量，這樣兩者才能近似相等，故D正確；
故選：AD．
（2）①按刻度尺的讀數(shù)規(guī)則讀數(shù)，要估讀到最小刻度的下一位，因此 A對應(yīng)刻度尺上的讀數(shù)為：5.80cm．
②由于每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點沒有畫出，所以相鄰的計數(shù)點間的時間間隔T=0.1s，
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D點時小車的瞬時速度大�。�
v_D=$\frac{0.1079+0.1282}{0.2}$=1.18m/s
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，
得：a=$\frac{0.1481+0.1282+0.1079-0.088-0.0682-0.0480}{0.09}$=2.00m/s² ，
（3）①根據(jù)描點法作出圖象，如圖所示：
②根據(jù)圖象可知，當(dāng)合外力一定時，加速度與質(zhì)量成反比．
故答案為：（1）AD； 
（2）①5.80；②1.18；2.00；  
（3）①如圖； ②合外力不變時，加速度大小與質(zhì)量成反比．

點評 該題考查了實驗注意事項、實驗數(shù)據(jù)處理分析，知道實驗原理及注意事項即可正確解題；探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗時，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．
要求同學(xué)們能根據(jù)作差法求紙帶的加速度，會根據(jù)描點法作圖，注意離圖象較遠(yuǎn)的點直接舍去，能根據(jù)圖象得出結(jié)論．