Question

12．用如圖所示裝置做“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)中小車(chē)及砝碼的總質(zhì)量為m₁，鉤碼質(zhì)量為m₂，并用鉤碼所受的重力作為小車(chē)受到的合力，用紙帶測(cè)出小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度．

（1）下列說(shuō)法正確的是CD
A．每次改變小車(chē)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(chē)后接通電源
C．本實(shí)驗(yàn)中m₁應(yīng)遠(yuǎn)大于m₂
D．在用圖象探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí)，應(yīng)用a-$\frac{1}{{m}_{1}}$圖象
（2）下圖為實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶的一部分，從比較清晰的點(diǎn)跡起，在紙帶上標(biāo)出了連續(xù)的5個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間都有4個(gè)點(diǎn)跡沒(méi)有標(biāo)出，測(cè)出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到A點(diǎn)之間的距離，如2圖所示．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為50Hz的交流電源兩端，則此次實(shí)驗(yàn)中小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度的測(cè)量值a=1.0m/s²．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)改變所掛鉤碼的質(zhì)量，分別測(cè)量小車(chē)在不同外力作用下的加速度．根據(jù)測(cè)得的多組數(shù)據(jù)畫(huà)出a-F關(guān)系圖線，如圖3所示．此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此現(xiàn)象的主要原因可能是C
A．小車(chē)與平面軌道之間存在摩擦        B．平面軌道傾斜角度過(guò)大
C．所掛鉤碼的總質(zhì)量過(guò)大              D．所用小車(chē)的質(zhì)量過(guò)大．

Answer 1

分析 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(chē)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(chē)的質(zhì)量M遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小桶（及砝碼）的質(zhì)量m．根據(jù)紙帶數(shù)據(jù)，由△x=at²可求小車(chē)的加速度．根據(jù)實(shí)驗(yàn)圖象可分析實(shí)驗(yàn)誤差情況．

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(chē)，故B錯(cuò)誤．
C、讓小車(chē)的質(zhì)量m₁遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量m₂，因?yàn)椋簩?shí)際上繩子的拉力F=m₁a=$\frac{{m}_{1}}{{m}_{2}+{m}_{1}}$m₂g，故應(yīng)該是m₂＜＜m₁，而當(dāng)m₂不再遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于m₁時(shí)a=$\frac{{m}_{2}g}{{m}_{2}+{m}_{1}}$=$\frac{g}{1+\frac{{m}_{1}}{{m}_{2}}}$，隨m₂的增大物體的加速度逐漸減小且無(wú)限趨近于g，故C正確．
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．
故選：CD．
（2）計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔t=0.02s×5=0.1s，
根據(jù)紙帶數(shù)據(jù)，由△x=at²可得
小車(chē)的加速度a=$\frac{{X}_{CE}-{X}_{AC}}{（2t）^{2}}$=$\frac{（21.60-8.79）cm-8.79cm}{（0.2s）^{2}}$=1.0m/s²．
（3）隨著力F的增大，即砝碼和小盤(pán)總質(zhì)量的增大，不再滿足砝碼和小盤(pán)的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量，因此曲線上部出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象，故C正確、ABD錯(cuò)誤．
故選：C．
故答案為：（1）CD；（2）1.0； （3）C

點(diǎn)評(píng) 本題考查驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)，要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的能力，在平時(shí)練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的理解與應(yīng)用．明確實(shí)驗(yàn)原理并能進(jìn)行誤差分析．