Question

15．如圖1所示，是探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗裝置示意圖，則：

（1）在這個實驗中，關(guān)于“平衡摩擦力”的說法中正確的是BD．
A．平衡摩擦力后，如果改變了小車或砝碼盤砝碼的質(zhì)量，需要重新平衡摩擦力
B．平衡摩擦力的實質(zhì)是小車的重力沿木板方向的分力與小車和紙帶所受的摩擦力平衡
C．平衡摩擦力要達到的標(biāo)準(zhǔn)是：在砝碼盤和砝碼的牽引下，小車帶動紙帶從長木板的一端向有定滑輪的另一端勻速滑下
D．若小車在細繩的拉力作用下，拖著紙帶沿長木板滑下時，打點計時器在紙帶上打出點的間距是均勻的，就算完成了“平衡摩擦力”
（2）在保持小車的質(zhì)量M一定的條件下，來探究“小車的加速度a與繩子的拉力mg的關(guān)系”的實驗中，以下做法中正確的是C．
A．實驗時先釋放小車，再接通打點計時器的電源
B．如果繩子通過“力的傳感器”接在小車上，就可以不用平衡摩擦力了
C．如果繩子通過“力的傳感器”接在小車上，那么，實驗中就不需要滿足實驗條件M＞m
D．當(dāng)滿足M＞m條件時，小車的加速度可直接用公式a=$\frac{m}{M}$g求得．
（3）在平衡摩擦力的過程中，打點計時器打出的一條如圖2所示的紙帶，打點的時間間隔為0.02s，從比較清晰的點起，每5個點取一個計數(shù)點，量出了相鄰兩個計數(shù)點之間的距離x，那么，打“3”點時小車的速度為0.38m/s，小車的加速度為0.16m/s²（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．
（4）平衡摩擦力后，掛上砝碼盤，然后，將5個相同的砝碼每次取一個砝碼加到砝碼盤中，測量出小車的加速度，小車的加速度和砝碼盤中的砝碼總重力F的實驗數(shù)據(jù)如下表所示：

砝碼盤中砝碼總重力（F/N）	0.196	0.392	0.588	0.784	0.980
加速度a/（m•s-2）	0.69	1.18	1.66	2.18	2.70

請根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在如圖3所示的坐標(biāo)系中，作出a-F的關(guān)系圖象．

Answer 1

分析 （1）平衡摩擦力的實質(zhì)是小車的重力沿木板方向的分力與小車和紙帶所受的摩擦力平衡，當(dāng)車拖著紙帶沿長木板自行滑下時，做勻速直線運動，摩擦力得到平衡．
（2）實驗時，應(yīng)先接通電源，后釋放小車，平衡摩擦力時，“力的傳感器”可以直接讀出繩子的拉力，但仍要平衡摩擦力，小車的加速度應(yīng)由紙帶求出；
（3）紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的兩個推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度；
（4）根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)，合理的設(shè)計橫縱坐標(biāo)的刻度值，據(jù)數(shù)據(jù)確定個點的位置，將個點用一條直線連起來，延長交與坐標(biāo)軸某一點．

解答 解：（1）A、平衡摩擦力后，改變小車或砝碼盤中的質(zhì)量，不需重新平衡摩擦力．故A錯誤．
B、平衡摩擦力的實質(zhì)是小車的重力沿木板方向的分力與小車和紙帶所受的摩擦力平衡．故B正確．
C、平衡摩擦力時，當(dāng)車拖著紙帶沿長木板自行滑下時，做勻速直線運動，摩擦力得到平衡．不能用砝碼盤去拉．故C錯誤，D正確．
故選：BD．
（2）A、實驗時，應(yīng)先接通電源，后釋放小車，故A錯誤；
B、如果繩子通過“力的傳感器”接在小車上，可以直接讀出繩子的拉力，不需要滿足m＜＜M，但要保證繩子的拉力等于小車受到的合外力，需要平衡摩擦力，故B錯誤，C正確；
D、小車運動的加速度通過紙帶求出，故D錯誤．
故選：C
（3）每5個點取一個計數(shù)點，說明相鄰的兩個計數(shù)點時間間隔為T=0.1s，
根據(jù)中間時刻的速度等于平均速度得${v}_{3}=\frac{{x}_{24}}{2T}=\frac{0.0368+0.0383}{0.2}$=0.38m/s，
運用勻變速直線運動的公式為：△x=aT²
得：a=$\frac{0.0368-0.0352}{0.01}=0.16m/{s}^{2}$
（4）根據(jù)描點法作出圖象，如圖所示：
故答案為：（1）BD；（2）C；（3）0.38；0.16m/s²；（4）如圖所示

點評 探究加速與力的關(guān)系實驗時，要平衡摩擦力、應(yīng)根據(jù)紙帶求出小車的加速度，掌握實驗的實驗注意事項是正確解題的關(guān)鍵．書本上的實驗，我們要從實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)處理、實驗注意事項這幾點去搞清楚．對于實驗中要注意的事項，要知其原因．