Question

10．如圖（a）為某同學(xué)設(shè)計的“探究加速度與物體所受合力F及質(zhì)量m的關(guān)系”實驗裝置簡圖，A為小車，B為電火花計時器，C為裝有砝碼的小桶，D為一端帶有定滑輪的長方形木板．在實驗中細繩對小車拉力F等于砝碼和小桶的總重力，小車運動加速度a可用紙帶上的點求得．
（1）關(guān)于該實驗，下列說法中正確的是BC．
A．砝碼和小桶的總重力來表示F，會產(chǎn)生偶然誤差；B．為消除摩擦力對實驗的影響，可以把木板D的左端適當墊高；C．電火花計時器使用交流電源；D．木板D的左端被墊高后，圖中細線應(yīng)保持水平
（2）圖丙是實驗中獲取的一條紙帶的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是計數(shù)點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點（圖中未標出），計數(shù)點間的距離如圖丙所示，（電源頻率f=50Hz），則打紙袋上點3時小車的瞬時速度大小v₃=0.26m/s，由紙袋可以求出小車的加速度大小a=0.50m/s²（加速度a保留2位有效數(shù)字）
（3）該實驗中，有兩位同學(xué)通過測量，分別作出a-F圖象，如圖乙中（1）、（2）的A、B線所示，試分析：
A線不通過坐標原點的原因是平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力；
B線不通過坐標原點的原因是平衡摩擦力過度．

Answer 1

分析 探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系實驗中為了減小實驗的系統(tǒng)誤差，要注意兩點：①要平衡摩擦力；②要使小車的質(zhì)量遠大于砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量；
根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上4點時小車的瞬時速度大�。�
根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小．

解答 解：（1）A、由于砝碼和小桶加速下滑，處于失重狀態(tài)，故拉力小于重力；故用砝碼和小桶的總重力來表示拉力F，偏大，產(chǎn)生系統(tǒng)誤差，不是偶然誤差，故A錯誤；
B、為消除摩擦力對實驗的影響，可以把木板D的左端適當墊高來平衡摩擦力，故B正確；
C、打點計時器都使用交流電源，故C正確；
D、木板D的左端被墊高后，圖中細線應(yīng)保持與長木板保持平行，不是水平，故D錯誤；
故選：BC
（2）每相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點（圖中未標出），所以相鄰的計數(shù)點間的時間間隔T=0.1s，
根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上3點時小車的瞬時速度大小．得：
v₃=$\frac{{x}_{24}}{2T}$=$\frac{0.024+0.0288}{0.2}$=0.26m/s
根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，得：
a=$\frac{{x}_{36}-{x}_{03}}{9{T}^{2}}$=$\frac{0.0388+0.0339+0.0288-0.024-0.0189-0.014}{0.09}$=0.50m/s²，
（3）從圖A中發(fā)現(xiàn)直線沒過原點，當F≠0時，a=0．也就是說當繩子上有拉力時小車的加速度還為0，是平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力引起的．  
當F=0時，a≠0．也就是說當繩子上沒有拉力時小車就有加速度，這是平衡摩擦力時木板傾角θ太大，即平衡摩擦力過度引起的．
故答案為：（1）BC；（2）0.26，0.50；（3）平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力，平衡摩擦力過度．

點評 要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實驗問題的能力，在平時練習(xí)中要加強基礎(chǔ)知識的理解與應(yīng)用．
探究加速與力的關(guān)系實驗時，要平衡摩擦力、應(yīng)根據(jù)紙帶求出小車的加速度，掌握實驗的實驗注意事項是正確解題的關(guān)鍵．
明確用圖想法處理數(shù)據(jù)時，要作直線，直線較為形象直觀．