Question

6．為了“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，現(xiàn)提供如圖1所示的實驗裝置．請思考探究思路并回答下列問題：
（1）為了消除小車與水平木板之間摩擦力的
影響應(yīng)采取的做法是C；
A．將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，使小車
在鉤碼拉動下恰好做勻速運動
B．將木板帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻速運動
C．將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼時使小車恰好做勻速運動
D．將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼時使小車能夠靜止在木板上
（2）如圖2所示是實驗中得到的一條紙帶．A、B、C、D、E、F、G為7個相鄰的計數(shù)點，相鄰的兩個計數(shù)點還有四個點未畫出．量出相鄰的計數(shù)點之間的距離分別為：x_AB=4.22cm，x_AC=8.87cm，x_AD=13.95cm，x_AE=19.44cm，x_AF=25.35cm，x_AG=31.69cm，已知打點計時器的工作頻率為50Hz，則小車的加速度a=0.42m/s²．（保留兩位有效數(shù)字）．
（3）有一組同學(xué)保持小車及車中的砝碼質(zhì)量一定，探究加速度a與所受外力F的關(guān)系，他們在軌道水平和傾斜兩種情況下分別做了實驗，得到了兩條a-F圖線，如圖3所示．圖線①是在軌道傾斜情況下得到的（選填“①”或“②”）；小車及車中的砝碼總質(zhì)量m=0.5kg．

Answer 1

分析 （1）平衡摩擦力就是讓小車在無拉力的作用下做勻速直線運動，讓重力沿斜面的分力等于小車受到的摩擦力．
（2）根據(jù)勻變速直線運動的推論求出小車的加速度．
（3）由圖象可知，當(dāng)F=0時，a≠0．也就是說當(dāng)繩子上沒有拉力時小車就有加速度，該同學(xué)實驗操作中平衡摩擦力過大，即傾角過大，根據(jù)圖示圖象應(yīng)用牛頓第二定律求出加速度．

解答 解：（1）平衡摩擦力就是讓小車在無拉力的作用下做勻速直線運動，讓重力沿斜面的分力等于小車受到的摩擦力．所以平衡時應(yīng)為：將不帶滑輪的木板一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運動，故C正確，故選：C；
（2）相鄰的兩個計數(shù)點還有四個點未畫出，計數(shù)點間的時間間隔：t=5×0.02=0.1s，
由勻變速直線運動的推論：△x=at²可知，加速度為：
a=$\frac{{x}_{DE}-{x}_{AB}+{x}_{EF}-{x}_{BC}+{x}_{FD}-{x}_{CD}}{9{t}^{2}}$=$\frac{（{x}_{DE}+{x}_{EF}+{x}_{FD}）-（{x}_{AB}+{x}_{BC}+{x}_{CD}）}{9{t}^{2}}$=$\frac{{x}_{DG}-{x}_{AD}}{9{t}^{2}}$=$\frac{（0.3169-0.1395）-0.1395}{9×0．{1}^{2}}$≈0.42m/s²；
（3）由圖象可知，當(dāng)F=0時，a≠0．也就是說當(dāng)繩子上沒有拉力時小車就有加速度，該同學(xué)實驗操作中平衡摩擦力過大，即傾角過大，平衡摩擦力時木板的右端墊得過高．所以圖線①是在軌道右側(cè)抬高成為斜面情況下得到的．
由圖示圖象可知，a-F圖象的斜率：k=$\frac{△a}{△F}$=$\frac{2-0}{1-0}$=2，由牛頓第二定律得：a=$\frac{1}{m}$F，則：k=$\frac{1}{m}$，小車質(zhì)量：m=$\frac{1}{k}$=$\frac{1}{2}$=0.5kg；
故答案為：（1）C；（2）0.42；（3）①，0.5．

點評 對于實驗我們要明確實驗原理、具體實驗操作以及數(shù)據(jù)處理等，同時要清楚每一項操作存在的理由，只有掌握好了基本知識和基本方法才能順利解決實驗題目，所以要重視基本知識和基本方法的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練．