Question

9．如圖1的裝置在《探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》實(shí)驗(yàn)中
①（多選）某小組同學(xué)用如圖1所示裝置，采用控制變量方法，研究在小車(chē)質(zhì)量不變的情況下，小車(chē)加速度與小車(chē)受力的關(guān)系．下列說(shuō)法正確的是BD
A．平衡摩擦力的方法就是將木板一端墊高，在塑料小桶中添加砝碼，
使小車(chē)在繩的拉力作用下能勻速滑動(dòng)
B．每次改變小車(chē)所受的拉力時(shí)，不需要重新平衡摩擦力
C．實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先放小車(chē)，然后再開(kāi)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源
D．在每次實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)使小車(chē)和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和小桶的總質(zhì)量
②如圖3所示是某一次打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條記錄小車(chē)運(yùn)動(dòng)的紙帶．取計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G．紙帶上兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T(mén)=0.10s，用刻度尺測(cè)量出各相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離分別為AB=1.50cm，BC=3.88cm，CD=6.26cm，DE=8.67cm，EF=11.08cm，F(xiàn)G=13.49cm，則小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度大小a=2.4   m/s²，打紙帶上C點(diǎn)時(shí)小車(chē)的瞬時(shí)速度大小V_C=0.51　 m/s．（結(jié)果均保留二位有效數(shù)字）
③某同學(xué)測(cè)得小車(chē)的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)如表所示（小車(chē)質(zhì)量保持不變）：
a：根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在如圖2坐標(biāo)圖上作出a-F圖象

F/N	0.20	0.30	0.40	0.50	0.60
a/m/s2	0.30	0.40	0.48	0.60	0.72

b．若作出的a-F圖象不過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，可能的原因是：平衡摩擦力過(guò)度．

Answer 1

分析 ①探究加速度與力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要平衡摩擦力，平衡摩擦力時(shí)，要求小車(chē)在無(wú)動(dòng)力的情況下平衡摩擦力，不需要掛任何東西．平衡摩擦力時(shí)，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：mgsinθ=μmgcosθ，可以約掉m，只需要平衡一次摩擦力．操作過(guò)程是先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再放開(kāi)小車(chē)．
②根據(jù)連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是一恒量，運(yùn)用 逐差法求出加速度，根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出C點(diǎn)的瞬時(shí)速度．
③作出a-F圖線(xiàn)，通過(guò)F=0，a不等于零分析圖線(xiàn)不過(guò)原點(diǎn)的原因．

解答 解：①A、平衡摩擦力的方法就是，小車(chē)與紙帶相連，小車(chē)前面不掛小桶，把小車(chē)放在斜面上給小車(chē)一個(gè)初速度，看小車(chē)能否做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤．
B、改變小車(chē)所受的拉力，不需要重新平衡摩擦力，故B正確．
C、實(shí)驗(yàn)中先接通電源，再釋放小車(chē)，故C錯(cuò)誤．
D、實(shí)驗(yàn)中，要保證塑料桶和所添加砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量，這樣才能使得塑料桶和所添加砝碼的總重力近似等于細(xì)繩對(duì)小車(chē)的拉力，故D正確．
故選：BD．
②根據(jù)△x=aT²，運(yùn)用逐差法得，a=$\frac{{x}_{DG}-{x}_{AD}}{9{T}^{2}}$=$\frac{（8.67+11.08+13.49-1.50-3.88-6.26）×1{0}^{-2}}{9×0.01}$m/s²=2.4m/s²．
C點(diǎn)的速度${v}_{C}=\frac{{x}_{BD}}{2T}=\frac{（3.88+6.26）×1{0}^{-2}}{0.2}$m/s=0.51m/s．
③根據(jù)描點(diǎn)法作出圖象，如圖所示．
圖線(xiàn)不過(guò)原點(diǎn)的原因是平衡摩擦力過(guò)度．
故答案為：①BD，②2.4，0.51，③如圖所示，平衡摩擦力過(guò)度．

點(diǎn)評(píng) 在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)用控制變量法，本實(shí)驗(yàn)只有在滿(mǎn)足平衡摩擦力和小車(chē)質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量的雙重條件下，才能用鉤碼重力代替小車(chē)所受的合力，同時(shí)加強(qiáng)基礎(chǔ)物理知識(shí)在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，加強(qiáng)解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的能力．