Question

12．在《探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》實驗中．請完成下列各實驗步驟：
（1）某組同學(xué)用如圖（1）所示裝置，來研究小車質(zhì)量不變的情況下，小車的加速度與小車受到力的關(guān)系．這種研究方法叫控制變量法．
A．首先要平衡摩擦力，目的是使小車受到合力就是細繩對小車的拉力．
B．實驗中通過在塑料桶中增加砝碼來改變小車受到的拉力．
C．實驗中，在滿足塑料桶和砝碼的總質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量關(guān)系的前提下，塑料桶和砝碼總重力才近似等于小車受到的合外力．
D．實驗中應(yīng)先打開打點計時器的電源，然后再釋放小車．
E．改變砝碼的個數(shù)，多次測量．

（2）某組同學(xué)通過實驗得出數(shù)據(jù)，并畫出a-F圖象如圖（2）所示，那么該組同學(xué)實驗中出現(xiàn)的問題是平衡摩擦力過度．
（3）另一組同學(xué)想通過該裝置研究塑料桶和砝碼及小車組成的系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化關(guān)系．已知塑料桶和砝碼的總質(zhì)量為m，小車的質(zhì)量為M．實驗中，他通過對紙帶的分析和測量得出：當塑料桶及砝碼由靜止開始下降高度為h時，小車的瞬時速度為v，則該組同學(xué)要得到的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系式為mgh=$\frac{1}{2}$（M+m）v²．（用題目給出的物理量表達，忽略小車重力勢能的變化）

Answer 1

分析 （1）探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗采用了控制變量法；實驗要平衡摩擦力；當小車的質(zhì)量遠大于砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量時，才能近似認為細線對小車的拉力大小等于砝碼盤和砝碼的總重力大小；
（2）根據(jù)F等于零時，加速度已經(jīng)不為零，分析圖線不過原點的原因．
（3）系統(tǒng)的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，根據(jù)題意求出表達式．

解答 解：（1）小車質(zhì)量不變的情況下，研究小車的加速度與小車受到力的關(guān)系．這種研究方法叫控制變量法；
A、首先要平衡摩擦力，目的是使小車受到合力就是細繩對小車的拉力．
C、實驗中，在滿足塑料桶和砝碼的總質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量關(guān)系的前提下，塑料桶和砝碼總重力才近似等于小車受到的合外力；
（2）a-F圖線中，F(xiàn)=0時，但是加速度不為零，可知平衡摩擦力過度，小車重力的分力大于滑動摩擦力．
（3）系統(tǒng)的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系式為：mgh=$\frac{1}{2}$（M+m）v²．
故答案為：（1）控制變量；A、平衡摩擦力；C、遠小于；（2）平衡摩擦力過度；（3）mgh=$\frac{1}{2}$（M+m）v²．

點評 該題考查了實驗注意事項、實驗數(shù)據(jù)處理分析，知道實驗原理及注意事項即可正確解題；探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗時，要平衡小車受到的摩擦力．
不平衡摩擦力、或平衡摩擦力不夠、或過平衡摩擦力，小車受到的合力不等于鉤碼的重力．