Question

15．探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中，某組同學(xué)制訂實驗方案、選擇實驗器材且組裝完成，在接通電源進(jìn)行實驗之前，實驗裝置如圖1所示．

（1）下列哪些說法對此組同學(xué)操作的判斷是正確的BC
A．打點計時器不應(yīng)該固定在長木板的最右端，而應(yīng)該固定在靠近定滑輪的那端，即左端
B．小車初始位置不應(yīng)該離打點計時器太遠(yuǎn)，而應(yīng)該靠近打點計時器放置
C．實驗中不應(yīng)該將長木板水平放置，應(yīng)該在右端墊起合適的高度
D．打點計時器不應(yīng)使用干電池，應(yīng)使用220V的交流電源
（2）保持小車質(zhì)量不變，改變沙和沙桶質(zhì)量，該同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F圖線如圖2，該圖線不通過原點，明顯超出偶然誤差范圍，其主要原因是平衡摩擦力過度（選填“不足”或“過度”）． 
（3）沙和沙桶質(zhì)量mD（填字母代號）小車質(zhì)量M 時，才可以認(rèn)為細(xì)繩對小車的拉力F 的大小近似等于沙和沙桶的重力．
A．遠(yuǎn)大于     B．大于    C．接近（相差不多）    D．遠(yuǎn)小于
（4）某同學(xué)順利地完成了實驗．某次實驗得到的紙帶如圖3 所示，從比較清晰的點跡起，在紙帶上標(biāo)出了連續(xù)的5 個計數(shù)點A、B、C、D、E，相鄰兩個計數(shù)點之間都有4 個點跡沒有標(biāo)出，測出各計數(shù)點到A 點之間的距離，如圖3所示．已知打點計時器接在頻率為50Hz 的交流電源兩端，則此次實驗中小車運動的加速度的測量值a=1.0 m/s²（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）打點計時器應(yīng)固定在沒有定滑輪的一端，打點計時器使用交流了電；實驗時應(yīng)平衡摩擦力；開始時小車應(yīng)靠近打點計時器．
（2）平衡摩擦力時，如果木板墊起的太高，過平衡摩擦力，小車重力平行于木板方向的分力大于小車受到的摩擦力，在不施加拉力時，小車已經(jīng)有加速度，a-F圖象不過坐標(biāo)原點，在a軸上有截距．
（3）砂與砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時，細(xì)線對小車的拉力近似等于砂和砂桶的重力．
（4）做勻變速運動的物體在相鄰的相等時間間隔內(nèi)的位于之差是定值，△x=at²，據(jù)此求出紙帶的加速度．

解答 解：（1）A、打點汁時器應(yīng)該固定在長木板沒有定滑輪的右端，故A錯誤；
B、小車初始位囂不應(yīng)該離打點汁時器太遠(yuǎn)，而應(yīng)該靠近打點計時器放置，故B正確；
C、實驗中不應(yīng)該將長木板水平放置，應(yīng)該在右端墊起合適的高度，平衡小車的摩擦力，故C正確；
D、打點汁時器不應(yīng)使用干電池．應(yīng)使用低壓交流電源，故D錯誤；
故選：BC．
（2）由圖2所示a-F圖象可知，圖象不過原點，在a軸上有截距，這說明在不加拉力時，小車已經(jīng)具有加速度，這是由于平衡摩擦力時木板墊的過高，木板傾角過大，平衡摩擦力過度造成的．
（3）砂和砂桶質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量M時，才可以認(rèn)為細(xì)繩對小車的拉力F的大小近似等于砂和砂桶的重力，故D正確．
故選；D
（4）計數(shù)點間的時間間隔T=0.02×5=0.1s，小車做勻變速直線運動，根據(jù)△x=aT²得：
小車加速度a=$\frac{{x}_{CE}-{x}_{AC}}{4{T}^{2}}=\frac{0.2160-0.0879-0.0879}{0.04}$=1.0m/s²．
故答案為：（1）BC；（2）過度； （3）D；（4）1.0

點評 要知道驗證牛頓第二定律實驗的注意事項，要會處理實驗數(shù)據(jù)，能根據(jù)打出的紙帶求出物體的加速度、物體的瞬時速度．