Question

10．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中采用如圖1所示的裝置．
（1）下列說法中正確的是BD
A．平衡摩擦力時，應(yīng)將盤及盤中的砝碼用細繩通過定滑輪系在小車上
B．每次改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力
C．實驗時，先放開小車，再接通打點計時器電源
D．在每次實驗中，應(yīng)使小車和砝碼的質(zhì)量遠大于砂和小桶的總質(zhì)量
（2）圖2是某一次打點計時器打出的一條記錄小車運動的紙帶，電火花打點計時器的電源頻率為50Hz，A、B、C、D、E、F、G是在紙帶上確定出的7個計數(shù)點．其相鄰點間的距離如圖2所示，每兩個相鄰的計數(shù)點之間還有4個打印點未畫出．則小車運動的加速度大小a=0.80m/s²，打紙帶上E點時小車的瞬時速度大小v_E=0.64m/s．（結(jié)果均保留兩位小數(shù)）

（3）在“探究加速度與合外力的關(guān)系”時，保持小車的質(zhì)量不變，改變小桶中砝碼的質(zhì)量，該同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F關(guān)系圖線如圖3所示，該圖線不通過坐標原點，試分析圖線不通過坐標原點的原因為平衡摩擦力過度．

Answer 1

分析 （1）當盤及盤中砝碼的總質(zhì)量遠小于小車及砝碼總質(zhì)量時，可以認為小車受到的拉力等于盤及砝碼的重力．平衡摩擦力時，不能掛盤；實驗過程中，應(yīng)保證繩和紙帶與木板平行；
（2）根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上E點時小車的瞬時速度大小；
（3）實驗時應(yīng)平衡摩擦力，沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，a-F圖象在F軸上有截距；平衡摩擦力過度，在a-F圖象的a軸上有截距．

解答 解：（1）A、平衡摩擦力時，不能將及盤中的砝碼用細繩通過定滑輪系在小車上．故A錯誤．
B、改變小車質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力．故B正確．
C、實驗時，先接通電源，再釋放小車．故C錯誤．
D、在每次實驗中，應(yīng)使小車和砝碼的質(zhì)量遠大于砂和小桶的總質(zhì)量．故D正確．
故選：BD．
（2）每兩個相鄰的計數(shù)點之間還有4個打印點未畫出，每兩個相鄰的測量點之間的時間間隔T=0.10s，
根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，得：v_E=$\frac{{x}_{DF}}{2T}=\frac{0.0599+0.0680}{0.2}$=0.64m/s
根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，
得：x₄-x₁=3a₁T² 
x₅-x₂=3a₂T² 
 x₆-x₃=3a₃T² 
為了更加準確的求解加速度，我們對三個加速度取平均值得：
a=$\frac{1}{3}$（a₁+a₂+a₃）
即小車運動的加速度計算表達式為：a=$\frac{{x}_{DG}-{x}_{AD}}{9{T}^{2}}$，
代入數(shù)據(jù)解得：a=0.80m/s²．
（3）由圖象可知，a-F圖象在a軸上有截距，這是由于平衡摩擦力過度造成的．
故答案為：（1）BD；（2）0.80；0.64；（3）平衡摩擦力過度

點評 本題考查了打點計時器的應(yīng)用及打出的紙帶的處理方法，有利于學(xué)生基本知識的掌握，同時也考查了學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)的處理方法，及試驗條件的掌握，難度適中．