Question

2．在“探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系”的實驗中，采用的實驗裝置如圖甲所示．
（1）為了減小實驗誤差，每次實驗必須通過改變鉤碼的個數(shù)來改變小車所受合外力，獲取多組數(shù)據(jù)．若小車質(zhì)量為500g，實驗中每次所用的鉤碼總質(zhì)量范圍應(yīng)選A組會比較合理（填選項前的字母）．
A．10g～50g      B．50g～300g    C．100g～500g      D．1000g～5000g
（2）某同學(xué)探究加速度a和拉力F的關(guān)系，應(yīng)該保持小車質(zhì)量不變（填“小車質(zhì)量”或“鉤碼質(zhì)量”）；得出數(shù)據(jù)后，該同學(xué)用圖象法處理數(shù)據(jù)，得出a-F圖線如圖乙，已知實驗過程中細(xì)線與木板保持平行，圖線沒有過坐標(biāo)原點，在操作過程中可能遺漏的步驟是平衡摩擦力．

（3）實驗中打點計時器所使用的電源頻率為50Hz，圖丙中給出的是實驗中獲取的紙帶的一部分，0、1、2、3、4、5、6是計數(shù)點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點未標(biāo)出，測得相鄰計數(shù)點的距離依次為x₁=1.40cm，x₂=1.89cm，x₃=2.38cm，x₄=2.88cm，x₅=3.39cm，vx₆=3.87cm．
①在計算小車速度的時候，該同學(xué)遺漏了計數(shù)點“4”處速度的計算，如下表．請你計算出打點計時器打計數(shù)點“4”時小車的速度．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

計數(shù)點	1	2	3	4	5
速度v（m/s）	0.16	0.21	0.26	0.31	0.36

②根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，在圖丁中畫出小車的速度-時間圖象，并根據(jù)圖象求出小車的加速度a=0.50m/s²．
（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）本實驗要求鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，據(jù)此可正確解答．
（2）該實驗采用控制變量法，抓住F不等于零，a仍然為零，分析圖線不過原點的原因．
（3）根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出計數(shù)點4的瞬時速度，作出速度時間圖線，結(jié)合圖線的斜率求出加速度．

解答 解：（1）本實驗要求鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，因此要求實驗中每次所用的鉤碼總質(zhì)量范圍要小，故選：A．
（2）某同學(xué)探究加速度a和拉力F的關(guān)系，應(yīng)該保持小車質(zhì)量不變．
圖線沒有過坐標(biāo)原點，F(xiàn)不等于零，加速度a仍然為零，可知小車與木板之間有摩擦，操作中可能遺漏的步驟為平衡摩擦力．
（3）①計數(shù)點4的瞬時速度為：${v}_{4}=\frac{{x}_{4}+{x}_{5}}{2T}=\frac{（2.88+3.39）×1{0}^{-2}}{0.2}m/s$=0.31m/s．
②小車速度時間圖線如圖所示，加速度為：a=$\frac{△v}{△t}=\frac{0.36-0.16}{0.4}m/{s}^{2}=0.50m/{s}^{2}$．
故答案為：（1）A，（2）小車質(zhì)量，平衡摩擦力，（3）0.31，如圖所示，0.50．

點評 明確實驗原理以及具體的操作細(xì)節(jié)，加強動手實驗，同時加強基本運動學(xué)規(guī)律在物理實驗中的應(yīng)用．
對該實驗要明確實驗原理，尤其是正確理解該實驗要滿足的條件：小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼質(zhì)量．