Question

3．在探究“物體加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)：
（1）提供器材：①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；②天平；③低壓交流電源；④低壓直流電源；⑤細(xì)繩和紙帶；⑥鉤碼和小車；⑦秒表；⑧一端有滑輪的長(zhǎng)木板；⑨刻度尺．
本實(shí)驗(yàn)不需要的器材是④⑦（填序號(hào)）；
（2）如圖1所示為一條記錄小車運(yùn)動(dòng)情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E為計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1s，根據(jù)紙帶的數(shù)據(jù)可以計(jì)算C點(diǎn)的瞬時(shí)速度是1.225m/s，小車運(yùn)動(dòng)的加速度的大小是3.5m/s²．

（3）實(shí)驗(yàn)中要使小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于（填“遠(yuǎn)大于”或“遠(yuǎn)小于”）塑料桶和桶中砝碼的質(zhì)量，才能認(rèn)為細(xì)線對(duì)小車的拉力等于塑料桶和砝碼的重力．
（4）改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測(cè)量．在某次實(shí)驗(yàn)中根據(jù)測(cè)得的多組數(shù)據(jù)可畫出a-F關(guān)系圖線（如圖2所示）．此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是C．（填選項(xiàng)前字母）
A．小車與軌道之間存在摩擦
B．導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)
C．所掛鉤碼的總質(zhì)量太大
D．所用小車的質(zhì)量太大．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的裝置和工作原理即可選擇；
（2）紙帶實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)中間時(shí)刻速度等于一段過(guò)程中的平均速度可求出某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式△x=aT²求得加速度；
（3）根據(jù)牛頓第二定律求出繩子上拉力的表達(dá)式，即可明確滿足什么條件時(shí)細(xì)線對(duì)小車的拉力等于塑料桶和砝碼的重力；
（4）控制實(shí)驗(yàn)所控制的變量，分析圖象，根據(jù)圖象特點(diǎn)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論；根據(jù)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)分析圖象偏離直線的原因．

解答 解：（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接交流電源，故不要④低壓直流電源，
打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)時(shí)功能，故不需要⑦秒表．
故不需要④⑦．
（2）根據(jù)中間時(shí)刻速度等于一段過(guò)程中的平均速度可求出某點(diǎn)的瞬時(shí)速度得：
v_C=$\frac{{x}_{BD}}{2T}=\frac{0.3150-0.07}{0.2}$=1.225m/s
根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得：△x=at²，
解得：a=$\frac{{x}_{CE}-{x}_{AC}}{4{T}^{2}}=\frac{0.49-0.175-0.175}{0.04}$=3.5 m/s²，
（3）設(shè)繩子上拉力為F，對(duì)小車根據(jù)牛頓第二定律有：
F=Ma…①
對(duì)塑料桶和桶中砝碼有：mg-F=ma…②
由①②解得：$F=\frac{mgM}{M+m}$
由此可知當(dāng)小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于塑料桶和桶中砝碼的質(zhì)量時(shí)，塑料桶和桶中砝碼的重力等于繩子的拉力，
（4）隨著力F的增大，即鉤碼質(zhì)量的增大，不再滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，因此曲線上部出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象，故ABD錯(cuò)誤，C正確；
故選：C．
故答案為：（1）④⑦；（2）1.225；3.5；（3）遠(yuǎn)大于； （4）C

點(diǎn)評(píng) 本題實(shí)驗(yàn)考查了控制變量法的應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)誤差分析，實(shí)驗(yàn)誤差分析是本題的難點(diǎn)，應(yīng)知道當(dāng)砝碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時(shí)，可以認(rèn)為小車受到的拉力等于鉤碼重力．