Question

2．利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器等裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)“驗(yàn)證牛頓第二定律”，已經(jīng)選用的實(shí)驗(yàn)器材有：電磁式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、細(xì)繩和紙帶、鉤碼和小車(chē)、一端有滑輪的長(zhǎng)木板；

①該驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)原理的重要科學(xué)思想是控制變量法．
②實(shí)驗(yàn)室可提供器材：A．天平      B．低壓交流電源       C．低壓直流電源   D．秒表
E．刻度尺    F．游標(biāo)卡尺
請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求選取需要的器材（填字母序號(hào)即可，不定項(xiàng)選擇）ABE
③在實(shí)驗(yàn)中，接通電源與讓紙帶隨物體開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，這兩個(gè)操作的先后順序應(yīng)該是：A
A．先接通電源，后釋放紙帶
B．先釋放紙帶，后接通電源
C．釋放紙帶的同時(shí)接通電源
D．先釋放紙帶或先接通電源都可以
④如圖所示，某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)過(guò)正確操作，得到表示小車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的一條清晰紙帶，如圖所示：紙帶上兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T(mén)=0.10s，其中S₁=5.12cm、S₂=5.74cm、S₃=6.41cm、S₄=7.05cm、S₅=7.68cm、S₆=8.33cm，則打F點(diǎn)時(shí)小車(chē)的瞬時(shí)速度的大小是0.80m/s，加速度的大小是0.64m/s²（計(jì)算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）．
⑤在驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中，以下的作法和理由正確的是 （不定項(xiàng)選擇）：AD
A．使砂桶的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車(chē)總質(zhì)量M，是為了減小系統(tǒng)誤差
B．平衡摩擦力是為減少偶然誤差
C．采用描點(diǎn)畫(huà)圖象的方法處理數(shù)據(jù)，是為了減少系統(tǒng)誤差
D．采用逐差法處理數(shù)據(jù)，是為了減少偶然誤差
⑥如圖2所示為同學(xué)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)作出的a-F圖象，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠．

Answer 1

分析 在“探究牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí)紙帶實(shí)驗(yàn)中，使用了控制變量法，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度和加速度，根據(jù)圖象分析截距的意義便可得到誤差產(chǎn)生的原因．

解答 解：（1）在“探究牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，有三個(gè)獨(dú)立變量，質(zhì)量、合力、加速度；
先控制質(zhì)量m一定，研究加速度a與合力F的關(guān)系；在控制合力F一定，研究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系，使用了控制變量法；
（2）電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需使用低壓交流電源，在實(shí)驗(yàn)中需測(cè)量紙帶上點(diǎn)跡的距離，以及小車(chē)的質(zhì)量，所以需要刻度尺和天平，不需要秒表和游標(biāo)卡尺．
故選：ABE．
（3）開(kāi)始記錄時(shí)，應(yīng)先給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電打點(diǎn)，然后釋放紙帶讓紙帶（隨物體）開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，如果先放開(kāi)紙帶開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)時(shí)器的電源，由于重物運(yùn)動(dòng)較快，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生較大的誤差；先打點(diǎn)再釋放紙帶，可以使打點(diǎn)穩(wěn)定，提高紙帶利用率，可以使紙帶上打更多的點(diǎn)，BCD不正確，A正確．
故選：A
（4）解：利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論得：
v₅=$\frac{{x}_{46}}{{t}_{46}}=\frac{0.0768+0.0833}{0.2}$=0.80m/s，
根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式采用逐差法求解加速度得：
a=$\frac{{s}_{6}+{s}_{5}+{s}_{4}-（{s}_{3}+{s}_{2}+{s}_{1}）}{9{t}^{2}}$=0.64m/s²．
（5）A、本實(shí)驗(yàn)中采用砂桶帶動(dòng)小車(chē)的運(yùn)動(dòng)，在數(shù)據(jù)的處理中，利用砂桶的重力提供小車(chē)的拉力；因桶本身有加速度，故應(yīng)減小桶的本身合力，故應(yīng)使桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于車(chē)的質(zhì)量，故A正確；
B、平衡摩擦力是為減少偶然誤差，讓繩子的拉力等于小車(chē)受到的合力，故B錯(cuò)誤；
C、采用描點(diǎn)畫(huà)圖象的方法處理數(shù)據(jù)，是為了減少偶然誤差，故C錯(cuò)誤，D正確；
故選：AD
（6）由圖象可知，當(dāng)小車(chē)有拉力時(shí)，仍然沒(méi)有產(chǎn)生了加速度，故在操作過(guò)程中沒(méi)有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不夠．故答案為：沒(méi)有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不夠．
故答案為：（1）控制變量法；（2）ABE；（3）A；（4）0.80，0.64；（5）AD；（6）未平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠．

點(diǎn)評(píng) 解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)．
對(duì)于課本中基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，要到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)際操作，這樣才能明確實(shí)驗(yàn)步驟和具體的操作的含義．