Question

Ⅰ、為了探求彈簧彈力F和彈簧伸長(zhǎng)量x的關(guān)系，李強(qiáng)同學(xué)選了甲、乙兩根規(guī)格不同的彈簧進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)繪出如圖1所示的圖象，從圖象上看，該同學(xué)沒(méi)能完全按實(shí)驗(yàn)要求做，使圖象上端成為曲線(xiàn)，圖象上端成為曲線(xiàn)是因?yàn)?!--BA-->

 

．這兩根彈簧的勁度系數(shù)分別為：甲彈簧為

 

N/m，乙彈簧為

 

N/m．若要制作一個(gè)精確度較高的彈簧秤，應(yīng)選彈簧

 

（填“甲”或“乙”）．
Ⅱ、“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖2甲所示．
（1）在平衡小車(chē)與桌面之間摩擦力的過(guò)程中，打出了一條紙袋如圖2乙所示．計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s．從比較清晰的點(diǎn)起，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離．該小車(chē)的加速度a=

 

以及在位置“2”時(shí)的瞬時(shí)速度v₂=

 

（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（2）平衡摩擦力后，將5個(gè)相同的砝碼都放在小車(chē)上．掛上砝碼盤(pán)，然后每次從小車(chē)上取一個(gè)砝碼添加到砝碼盤(pán)中，測(cè)量小車(chē)的加速度．小車(chē)的加速度a與砝碼盤(pán)中砝碼總重力F的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：

砝碼盤(pán)中砝碼總重力F（N）	0.196	0.392	0.588	0.784	0.980
加速度a（m?s-2）	0.69	1.18	1.66	2.18	2.70

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出a-F的關(guān)系圖象如圖3所示，從圖象可以就得小車(chē)及車(chē)上砝碼的總質(zhì)量為

 

（計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
（3）根據(jù)提供的試驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的a-F圖線(xiàn)不通過(guò)原點(diǎn)，請(qǐng)說(shuō)明主要原因

 

Answer 1

分析：Ⅰ、根據(jù)胡克定律結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)即可正確解答．
Ⅱ、紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)速度，利用作差法求解加速度．a(chǎn)-F圖象中斜率的倒數(shù)等于小車(chē)及車(chē)上砝碼的總質(zhì)量；知道為什么需要平衡摩擦力以及不平衡摩擦力帶來(lái)什么問(wèn)題．

解答：解：Ⅰ、向上彎曲的原因是超出了彈性限度，注意該圖象中縱坐標(biāo)為伸長(zhǎng)量，橫坐標(biāo)為拉力，斜率的倒數(shù)為勁度系數(shù)，由此可求出k_甲=66.7N/m，k_乙=100N/m，由于甲的勁度系數(shù)小，因此其精度高．要制作一個(gè)精確度較高的彈簧秤，應(yīng)選彈簧甲；
Ⅱ、（1）處理勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中所打出的紙帶，求解加速度用公式△x=at²，
由于每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)點(diǎn)，則連續(xù)兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為t=0.1s，
△x=（3.68-3.52）×10^-2m，帶入可得加速度a=0.16m/s²．
v2=

0.0352+0.0368

0.2

=0.360m/s
（2）a-F圖象中斜率的倒數(shù)等于小車(chē)及車(chē)上砝碼的總質(zhì)量，所以M=

1

k

=

0.784-0.392

2.18-1.18

=0.392kg
（3）由圖象可知：未放入砝碼時(shí)，小車(chē)已有加速度，可以判斷未計(jì)入砝碼盤(pán)的重力．
故答案為：Ⅰ、超過(guò)了彈簧的彈性限度； 66.7 N/m； 200 N/m； 甲；
Ⅱ、（1）0.16m/s²；0.360m/s；（2）0.392kg；（3）未計(jì)入砝碼盤(pán)的重力

點(diǎn)評(píng)：實(shí)驗(yàn)問(wèn)題需要結(jié)合物理規(guī)律去解決．
處理圖象問(wèn)題要注意圖線(xiàn)的斜率、交點(diǎn)、拐點(diǎn)、面積等意義，能正確理解這些量的意義則很多問(wèn)題將會(huì)迎刃而解．
對(duì)于實(shí)驗(yàn)我們要清楚每一項(xiàng)操作存在的理由．其中平衡摩擦力的原因以及做法在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)清楚．
數(shù)據(jù)處理時(shí)注意單位的換算和有效數(shù)字的保留．