Question

3．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)使用了如圖1所示的裝置，已知計(jì)時(shí)器打點(diǎn)頻率為50Hz．

（1）如圖2該同學(xué)得到一條紙帶，每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，在紙帶上連續(xù)取七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，自A點(diǎn)起，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離分別為2.04cm、4.06cm、6.05cm、8.04cm、10.06cm、12.05cm，則打E點(diǎn)時(shí)小車的速度為0.905m/s，小車的加速度為2.00m/s²．
（2）該同學(xué)要探究加速度a和拉力F的關(guān)系，應(yīng)該保持小車質(zhì)量M不變．
（3）該同學(xué)通過(guò)數(shù)據(jù)的處理做出了a-F圖象，如圖3所示，則
①圖中的直線不過(guò)原點(diǎn)的原因是平衡摩擦力時(shí)木板的右端墊得過(guò)高．
②圖中的力F理論上指D，而實(shí)驗(yàn)中卻用A表示．（填字母符號(hào)）
A．砂和砂桶的重力            B．小車的重力
C．小車受到的摩擦力          D．繩對(duì)小車的拉力
③此圖中直線發(fā)生彎曲的原因是隨著F的增大不再滿足沙桶質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量m＜＜M．

Answer 1

分析 根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過(guò)程中的平均速度，可以求出打紙帶上E點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大�。�該實(shí)驗(yàn)是探究加速度與力、質(zhì)量的三者關(guān)系，研究三者關(guān)系必須運(yùn)用控制變量法．

解答 解：（1）每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1s，
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過(guò)程中的平均速度，可以求出打紙帶上E點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大�。�
v_E=$\frac{0.106-0.0605}{2×0.1}$=0.905m/s
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，
得：a=$\frac{0.1205-0.0605-（0.0605-0.0204）}{0.09}$=2.00m/s²．
（2）該同學(xué)要探究加速度a和拉力F的關(guān)系，應(yīng)該保持小車質(zhì)量M不變．
（3）①圖中當(dāng)F=0時(shí)，a≠0．也就是說(shuō)當(dāng)繩子上沒有拉力時(shí)，小車的加速度不為0，說(shuō)明小車的摩擦力小于重力的分力，所以原因是平衡摩擦力時(shí)木板的右端墊得過(guò)高．
②圖中的力F理論上指繩對(duì)小車的拉力，而實(shí)驗(yàn)中卻用砂和砂桶的重力 表示
③此圖中直線發(fā)生彎曲的原因是隨著F的增大不再滿足沙桶質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量m＜＜M．
故答案為：
（1）0.905、2.00
（2）小車質(zhì)量M
（3）①平衡摩擦力時(shí)木板的右端墊得過(guò)高
②D、A
③隨著F的增大不再滿足沙桶質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量m＜＜M

點(diǎn)評(píng) 要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的能力，在平時(shí)練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的理解與應(yīng)用．對(duì)于實(shí)驗(yàn)我們要清楚每一項(xiàng)操作存在的理由．其中平衡摩擦力的原因以及做法在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)清楚．?dāng)?shù)據(jù)處理時(shí)注意單位的換算．