Question

9．如圖1的裝置在《探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》實驗中
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，研究在小車質(zhì)量不變的情況下，小車加速度與小車受力的關(guān)系．下列說法正確的是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，
使小車在繩的拉力作用下能勻速滑動
B．每次改變小車所受的拉力時，不需要重新平衡摩擦力
C．實驗中應(yīng)先放小車，然后再開打點計時器的電源
D．在每次實驗中，應(yīng)使小車和砝碼的質(zhì)量遠大于砂和小桶的總質(zhì)量
②如圖3所示是某一次打點計時器打出的一條記錄小車運動的紙帶．取計數(shù)點A、B、C、D、E、F、G．紙帶上兩相鄰計數(shù)點的時間間隔為T=0.10s，用刻度尺測量出各相鄰計數(shù)點間的距離分別為AB=1.50cm，BC=3.88cm，CD=6.26cm，DE=8.67cm，EF=11.08cm，F(xiàn)G=13.49cm，則小車運動的加速度大小a=2.4   m/s²，打紙帶上C點時小車的瞬時速度大小V_C=0.51　 m/s．（結(jié)果均保留二位有效數(shù)字）
③某同學(xué)測得小車的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)如表所示（小車質(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圖象不過坐標(biāo)原點，可能的原因是：平衡摩擦力過度．

Answer 1

分析 ①探究加速度與力的關(guān)系實驗時，需要平衡摩擦力，平衡摩擦力時，要求小車在無動力的情況下平衡摩擦力，不需要掛任何東西．平衡摩擦力時，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．操作過程是先接通打點計時器的電源，再放開小車．
②根據(jù)連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差是一恒量，運用 逐差法求出加速度，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C點的瞬時速度．
③作出a-F圖線，通過F=0，a不等于零分析圖線不過原點的原因．

解答 解：①A、平衡摩擦力的方法就是，小車與紙帶相連，小車前面不掛小桶，把小車放在斜面上給小車一個初速度，看小車能否做勻速直線運動，故A錯誤．
B、改變小車所受的拉力，不需要重新平衡摩擦力，故B正確．
C、實驗中先接通電源，再釋放小車，故C錯誤．
D、實驗中，要保證塑料桶和所添加砝碼的總質(zhì)量遠小于小車的質(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繩對小車的拉力，故D正確．
故選：BD．
②根據(jù)△x=aT²，運用逐差法得，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)描點法作出圖象，如圖所示．
圖線不過原點的原因是平衡摩擦力過度．
故答案為：①BD，②2.4，0.51，③如圖所示，平衡摩擦力過度．

點評 在“驗證牛頓第二定律”的實驗用控制變量法，本實驗只有在滿足平衡摩擦力和小車質(zhì)量遠大于鉤碼質(zhì)量的雙重條件下，才能用鉤碼重力代替小車所受的合力，同時加強基礎(chǔ)物理知識在實驗中的應(yīng)用，加強解決實驗問題的能力．