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1.在“探究加速度與力、質量的關系”的實驗中,采用如圖1所示的實驗裝置,小車及車中砝碼的質量用M表示,盤及盤中砝碼的質量用m表示,小車的加速度可由小車后拖動的紙帶打上的點計算出.

(1)以下措施正確的是BC
A.平衡摩擦力時,應將重物用細繩通過定滑輪系在小車上
B.平衡摩擦力時,小車后面的紙帶必須連好,因為運動過程中紙帶也要受到阻力
C.每次改變小車的質量時,不需要重新平衡摩擦力
D.實驗時,先放開小車,后接通電源
(2)當M與m的大小關系滿足M>>m時,才可以認為繩對小車的拉力大小等于盤及盤中砝碼的重力.
(3)一組同學在做加速度與質量的關系實驗時,保持盤及盤中砝碼的質量一定,改變小車及車中砝碼的質量,測出相應的加速度,采用圖象法處理數(shù)據(jù).為了比較容易地檢查出加速度a與質量M的關系,應該做a與1M的圖象.
(4)如圖2-(a),甲同學根據(jù)測量數(shù)據(jù)做出的a-F圖線,說明實驗存在的問題是平衡摩擦力時木板傾角過大.
(5)乙、丙同學用同一裝置做實驗,畫出了各自得到的a-F圖線,如圖2-(b)所示,兩個同學做實驗時的小車質量取值不同,其中丙(填“乙”或“丙”)取的值比較大.

分析 (1)平衡摩擦力是讓小車所受的滑動摩擦力等于小車所受重力沿斜面的分量,即mgsinθ=μmgcosθ,為了充分利用紙帶,應先接通電源待打點穩(wěn)定后再釋放小車;
(2)要求在什么情況下才可以認為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力,需求出繩子的拉力,而要求繩子的拉力,應先以整體為研究對象求出整體的加速度,再以M為研究對象求出繩子的拉力,通過比較繩對小車的拉力大小和盤和盤中砝碼的重力的大小關系得出只有m<<M時才可以認為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力;
(3)反比例函數(shù)圖象是曲線,而根據(jù)曲線很難判定出自變量和因變量之間的關系;正比例函數(shù)圖象是過坐標原點的一條直線,就比較容易判定自變量和因變量之間的關系;
(4)圖中沒有拉力時就產生了加速度,說明平衡摩擦力時木板傾角過大;
(5)a-F圖象的斜率等于物體的質量,故斜率不同則物體的質量不同.

解答 解:(1)A、平衡摩擦力時研究對象是小車,是讓小車所受的滑動摩擦力等于小車所受重力沿斜面的分量,故平衡摩擦力時,不能將重物用細線通過定滑輪系在小車上,故A錯誤.
B、平衡摩擦力時研究對象是小車,是讓小車所受的滑動摩擦力等于小車所受重力沿斜面的分量,故平衡摩擦力時,應將紙帶連接在小車上并穿過打點計時器,以平衡由于紙帶與打點計時器之間的摩擦而產生的摩擦阻力,故B正確.
C、每次改變小車的質量時,小車的重力沿斜面向下的分量等于小車所受的滑動摩擦力,即mgsinθ=μmgcosθ,故不需要重新平衡摩擦力,故C正確.
D、實驗時,應先接通電源待打點穩(wěn)定后再釋放小車,這樣可以充分利用紙帶,故D錯誤.
故選:BC.
(2)以整體為研究對象有:mg=(m+M)a
解得:a=mgm+M,
以M為研究對象有繩子的拉力為:F=Ma=MM+mmg
顯然要有F=mg必有m+M=M,故有M>>m,即只有M>>m時才可以認為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力.
(3)根據(jù)牛頓第二定律F=Ma,a與M成反比,而反比例函數(shù)圖象是曲線,而根據(jù)曲線很難判定出自變量和因變量之間的關系,故不能作a-M圖象;但存在關系:a=FM,
故a與1M成正比,而正比例函數(shù)圖象是過坐標原點的一條直線,就比較容易判定自變量和因變量之間的關系,故應作a-1M圖象;
(4)圖中沒有拉力時就產生了加速度,說明平衡摩擦力時木板傾角過大.
(5)由圖可知在拉力相同的情況下a>a,
根據(jù)F=ma可得m=Fa,即a-F圖象的斜率等于物體的質量,且m<m.故兩人的實驗中小車及車中砝碼的總質量不同.
故答案為:(1)BC;(2)M>>m;(3)1M;(4)平衡摩擦力時木板傾角過大;(5)小車質量;丙

點評 本題關鍵掌握實驗原理和方法,就能順利解決此類實驗題目,而實驗步驟,實驗數(shù)據(jù)的處理都與實驗原理有關,故要加強對實驗原理的學習和掌握.

練習冊系列答案
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