Question

15．如圖1所示為“探究加速度與物體受力與質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置圖．圖中A為小車，B為裝有砝碼的小桶，C為一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板，小車通過(guò)紙帶與電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器相連，計(jì)時(shí)器接50Hz交流電．小車的質(zhì)量為m₁，小桶（及砝碼）為m₂．

（1）下列說(shuō)法正確的是D．
A．每次改變小車質(zhì)量時(shí)，應(yīng)重新平衡摩擦力
B．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先釋放小車后接通電源
C．本實(shí)驗(yàn)m₂應(yīng)遠(yuǎn)大于m₁
D．在用圖象探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí)，應(yīng)作 a-$\frac{1}{{m}_{1}}$圖象
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，某同學(xué)由于疏忽，遺漏了平衡摩擦力這一步驟，他測(cè)量得到的a-F圖象，可能是圖3中的圖線丙．（選填“甲”、“乙”、“丙”）
（3）如圖2所示為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，紙帶中相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離已標(biāo)出，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫出．由此可求得小車的加速度大小0.49m/s²．（結(jié)果保留二位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)時(shí)需要提前做的工作有兩個(gè)：①平衡摩擦力，且每次改變小車質(zhì)量時(shí)，不用重新平衡摩擦力，因?yàn)閒=mgsinθ=μmgcosθ，m約掉了．②讓小車的質(zhì)量M遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小桶（及砝碼）的質(zhì)量m，因?yàn)閷?shí)際繩子的拉力F=Ma=$\frac{M}{M+m}$mg，故應(yīng)該是m＜＜M，而當(dāng)m不再遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于M時(shí)a=$\frac{g}{1+\frac{M}{m}}$隨m的增大物體的加速度逐漸減小且無(wú)限趨近于g．
（2）如果沒(méi)有平衡摩擦力的話，就會(huì)出現(xiàn)當(dāng)有拉力時(shí)，物體不動(dòng)的情況．
（3）小車做的是勻加速直線運(yùn)動(dòng)，可由△x=at²求解加速度．

解答 解：（1）A、平衡摩擦力，假設(shè)木板傾角為θ，則有：f=mgsinθ=μmgcosθ，m約掉了，故不需要重新平衡摩擦力．故A錯(cuò)誤．
B、實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源后釋放小車，故B錯(cuò)誤．
C、讓小車的質(zhì)量M遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小桶（及砝碼）的質(zhì)量m，因?yàn)椋弘H上繩子的拉力F=Ma=$\frac{{m}_{1}}{{{m}_{1}+m}_{2}}$m₂g，故應(yīng)該是m₂＜＜m₁，故C錯(cuò)誤．
D、F=ma，所以：a=$\frac{1}{{m}_{1}}$F，當(dāng)F一定時(shí)，a與$\frac{1}{{m}_{1}}$成正比，故D正確．
（2）遺漏了平衡摩擦力這一步驟，就會(huì)出現(xiàn)當(dāng)有拉力時(shí)，物體不動(dòng)的情況．故圖線為丙．
（3）由于每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫出，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1s，
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，
得：a=$\frac{0.0289-0.0240}{0.01}$=0.49m/s²．
故答案為：（1）D；（2）丙；（3）0.49

點(diǎn)評(píng) 會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理分析分析為什么要平衡摩擦力和讓小車的質(zhì)量M遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小桶（及砝碼）的質(zhì)量m，且會(huì)根據(jù)原理分析實(shí)驗(yàn)誤差．紙帶的處理在高中實(shí)驗(yàn)中用到多次，需要牢固的掌握．