Question

16．（1）某同學(xué)通過(guò)以下步驟測(cè)出了從一定高度落下的排球?qū)Φ孛娴臎_擊力：將一張白紙鋪在水平地面上，把排球在水里弄濕，然后讓排球從規(guī)定的高度自由落下，并在白紙上留下球的水印．再將印有水印的白紙鋪在臺(tái)秤上，將球放在紙上的水印中心，緩慢地向下壓球，使排球與紙接觸部分逐漸發(fā)生形變直至剛好遮住水印，記下此時(shí)臺(tái)秤的示數(shù)即為沖擊力的最大值．下列物理學(xué)習(xí)或研究中用到的方法與該同學(xué)的方法相同的是A
A．建立“合力與分力”的概念
B．建立“點(diǎn)電荷”的概念
C．建立“瞬時(shí)速度”的概念
D．研究加速度與合力、質(zhì)量的關(guān)系
（2）在“探究”加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，采用如圖A所示的實(shí)驗(yàn)裝置，小車(chē)及車(chē)中砝碼的質(zhì)量用M表示，盤(pán)及盤(pán)中砝碼的質(zhì)量用m表示，小車(chē)的加速度可由小車(chē)后拖動(dòng)的紙帶由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)計(jì)算出．

①當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿(mǎn)足m＜＜M時(shí)，才可以認(rèn)為繩對(duì)小車(chē)的拉力大小等于盤(pán)和盤(pán)中砝碼的重力；
②一組同學(xué)在做加速度與質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持盤(pán)及盤(pán)中砝碼的質(zhì)量一定，改變小車(chē)及車(chē)中砝碼的質(zhì)量，測(cè)出相應(yīng)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(zhì)量M的關(guān)系，應(yīng)該做a與$\frac{1}{M}$的圖象；
③如圖B所示為甲同學(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)題是沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；
④乙、丙同學(xué)用同一裝置做實(shí)驗(yàn)，畫(huà)出了各自得到的a-F圖象如圖C所示，兩個(gè)同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)的哪一個(gè)物理量取值不同M（選填M、m或F）．

Answer 1

分析 （1）通過(guò)白紙上的球的印跡，來(lái)確定球發(fā)生的形變的大小，從而可以把不容易測(cè)量的一次沖擊力用球形變量的大小來(lái)表示出來(lái)，在通過(guò)臺(tái)秤來(lái)測(cè)量相同的形變時(shí)受到的力的大小，這是用來(lái)等效替代的方法；
（2）①要求在什么情況下才可以認(rèn)為繩對(duì)小車(chē)的拉力大小等于盤(pán)和盤(pán)中砝碼的重力，需求出繩子的拉力，而要求繩子的拉力，應(yīng)先以整體為研究對(duì)象求出整體的加速度，再以M為研究對(duì)象求出繩子的拉力，通過(guò)比較繩對(duì)小車(chē)的拉力大小和盤(pán)和盤(pán)中砝碼的重力的大小關(guān)系得出只有m＜＜M時(shí)才可以認(rèn)為繩對(duì)小車(chē)的拉力大小等于盤(pán)和盤(pán)中砝碼的重力．
②反比例函數(shù)圖象是曲線(xiàn)，而根據(jù)曲線(xiàn)很難判定出自變量和因變量之間的關(guān)系；正比例函數(shù)圖象是過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線(xiàn)，就比較容易判定自變量和因變量之間的關(guān)系．
③圖B中圖象與橫軸的截距大于0，說(shuō)明在拉力大于0時(shí)，加速度等于0，即合外力等于0．
④a-F圖象的斜率等于物體的質(zhì)量，故斜率不同則物體的質(zhì)量不同．

解答 解：（1）A、合力和分力是等效的，它們是等效替代的關(guān)系，故A正確；
B、點(diǎn)電荷是一種理想化的模型，是采用的理想化的方法，故B錯(cuò)誤；
C、瞬時(shí)速度是把很短的短時(shí)間內(nèi)的物體的平均速度近似的認(rèn)為是瞬時(shí)速度，是采用的極限的方法，故C錯(cuò)誤；
D、研究加速度與合力、質(zhì)量的關(guān)系的時(shí)候，是控制其中的一個(gè)量不變，從而得到其他兩個(gè)物理量的關(guān)系，是采用的控制變量的方法，故D錯(cuò)誤；
故選：A．
（2）：①以整體為研究對(duì)象有mg=（m+M）a
解得：a=$\frac{mg}{m+M}$，
以M為研究對(duì)象有繩子的拉力F=Ma=$\frac{M}{M+m}$mg，
顯然要有F=mg必有m+M=M，故有m＜＜M，即只有m＜＜M時(shí)才可以認(rèn)為繩對(duì)小車(chē)的拉力大小等于盤(pán)和盤(pán)中砝碼的重力．
②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(xiàn)，而根據(jù)曲線(xiàn)很難判定出自變量和因變量之間的關(guān)系，故不能作a-M圖象；但a=$\frac{F}{M}$，故a與$\frac{1}{M}$成正比，而正比例函數(shù)圖象是過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線(xiàn)，就比較容易判定自變量和因變量之間的關(guān)系，故應(yīng)作a-$\frac{1}{M}$圖象．
③圖B中圖象與橫軸的截距大于0，說(shuō)明在拉力大于0時(shí)，加速度等于0，說(shuō)明物體所受拉力之外的其他力的合力大于0，即沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
④由圖可知在拉力相同的情況下a_乙＞a_甲，
根據(jù)F=ma可得m=$\frac{F}{a}$，即a-F圖象的斜率等于物體的質(zhì)量，且m_乙＜m_甲．故兩人的實(shí)驗(yàn)中小車(chē)及車(chē)中砝碼的總質(zhì)量M不同．
故答案為：（1）A；（2）①m＜＜M；②$\frac{1}{M}$；③沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；④M．

點(diǎn)評(píng) 只要真正掌握了實(shí)驗(yàn)原理就能順利解決此類(lèi)實(shí)驗(yàn)題目，而實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理都與實(shí)驗(yàn)原理有關(guān)，故要加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的學(xué)習(xí)和掌握．第（2）題第③小問(wèn)考查的是力學(xué)問(wèn)題，把長(zhǎng)木板的一端墊得過(guò)高，使得傾角偏大，會(huì)導(dǎo)致重力沿斜面向下的分力增大，摩擦力減小等現(xiàn)象，這些我們都要從學(xué)過(guò)的力學(xué)知識(shí)中解決．