Question

8．現(xiàn)要驗(yàn)證“當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的加速度與它所受的合外力成正比”這一物理規(guī)律．甲、乙、丙三個(gè)實(shí)驗(yàn)小組分別采用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置．已知他們使用的小車(chē)完全相同，小車(chē)的質(zhì)量為M，重物的質(zhì)量為m，試回答下列問(wèn)題：

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)必須平衡小車(chē)和長(zhǎng)木板之間的摩擦力的實(shí)驗(yàn)小組是甲乙丙．
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)必須滿(mǎn)足“M≥m”的實(shí)驗(yàn)小組是甲．
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)甲、乙、丙三組同學(xué)的操作均完全正確，他們作出的a-F圖線如圖中A、B或C所示，則甲、乙、丙三組實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)的圖線依次是C、A、B．
（4）實(shí)驗(yàn)時(shí)乙組同學(xué)得到的一條紙帶如圖2所示．紙帶從比較清晰的點(diǎn)起，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)（兩相鄰點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出），打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz，則重物下落的加速度為0.96m/s²（保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）本實(shí)驗(yàn)探究當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的加速度與它所受的合外力的關(guān)系，三個(gè)實(shí)驗(yàn)小組都需要平衡摩擦力；
（2）只有用重物的重力代替繩子的拉力，才需要滿(mǎn)足M＞＞m；
（3）若用重物的重力代替繩子的拉力，要滿(mǎn)足M≥m，隨著m的增大，不滿(mǎn)足M＞＞m時(shí)，圖象出現(xiàn)彎曲，還有兩組根據(jù)繩子拉力相等時(shí)，加速度的大小來(lái)判斷；
（4）根據(jù)△x=aT²求解加速度．

解答 解：（1）本實(shí)驗(yàn)探究當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的加速度與它所受的合外力的關(guān)系，所以三個(gè)實(shí)驗(yàn)小組都需要平衡摩擦力，即甲乙丙都需要平衡摩擦力，
（2）乙和丙繩子的拉力可以由彈簧測(cè)力計(jì)和力傳感器直接得到，不需要用重物的重力代替，所以乙丙兩組不需要滿(mǎn)足M＞＞m，而甲組用重物的重力代替繩子的拉力，要滿(mǎn)足M＞＞m，
（3）甲組用重物的重力代替繩子的拉力，要滿(mǎn)足M≥m，隨著m的增大，不滿(mǎn)足M＞＞m時(shí)，圖象出現(xiàn)彎曲，所以甲組對(duì)應(yīng)的是C，
根據(jù)裝置可知，乙圖中小車(chē)受到的拉力大于彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，丙圖中受到的拉力等于力傳感器的示數(shù)，當(dāng)F相等時(shí)，乙組的加速度大，所以乙組對(duì)應(yīng)A，丙組對(duì)應(yīng)B，
（4）根據(jù)△x=aT²得：${x}_{7}-{x}_{2}=5a{T}^{2}$，
則a=$\frac{0.0698-0.0220}{5×0.01}=0.96m/{s}^{2}$
故答案為：（1）甲乙丙；（2）甲；（3）C、A、B；（4）0.96．

點(diǎn)評(píng) 解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)，同時(shí)要熟練應(yīng)用所學(xué)基本規(guī)律解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題．探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系實(shí)驗(yàn)要采用控制變量法，當(dāng)鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的總質(zhì)量時(shí)，可以近似認(rèn)為小車(chē)受到的拉力等于鉤碼的重力，若用力傳感器，則不需要滿(mǎn)足此條件．