【答案】
分析:(1)本題使用的方法是等效代替法解題,它們的長度分別等于x=v
平均t,因?yàn)榧魯嗟募垘玫臅r(shí)間都是t=0.1s,即時(shí)間t相等,所以紙帶的長度之比等于此段紙帶的平均速度之比;而此段紙帶的平均速度等于這段紙帶中間時(shí)刻的速度,最后得出結(jié)論紙帶的長度之比等于此段紙帶的平均速度之比,還等于各段紙帶中間時(shí)刻的速度之比,即紙帶的高度之比等于中間時(shí)刻速度之比.根據(jù)圖象的斜率求出小車的加速度.
(2)當(dāng)一個(gè)量與多個(gè)量有關(guān)系時(shí),則可控制某些量不變,去研究另兩個(gè)量的關(guān)系;再去改變讓其它量不變,則再去研究剩余的兩個(gè)量關(guān)系,例如:先保持M不變,研究a與F的關(guān)系;再保持F不變,研究a與M的關(guān)系.
在實(shí)驗(yàn)中,為了減少這種做法而帶來的實(shí)驗(yàn)誤差,一要排除摩擦力的影響,二要砂桶的重力接近小車所受的合力.
由于做勻變速直線的物體在相等的時(shí)間內(nèi)位移總是相等.所以可借助于a=
利用逐差法計(jì)算加速度大小.
解答:解:①(1)因?yàn)榧魯嗟募垘玫臅r(shí)間都是t=0.1s,即時(shí)間t相等,所以紙帶的長度之比等于此段紙帶的平均速度之比;而此段紙帶的平均速度等于這段紙帶中間時(shí)刻的速度,最后得出結(jié)論紙帶的長度之比等于此段紙帶的平均速度之比,還等于各段紙帶中間時(shí)刻的速度之比,即紙帶的高度之比等于中間時(shí)刻速度之比.在每段紙帶的上邊緣中點(diǎn)畫“?”作為計(jì)數(shù)點(diǎn),在新的坐標(biāo)里每個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的縱坐標(biāo)表示相對(duì)應(yīng)的單位時(shí)間內(nèi)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度.
(2)畫一直線,使盡可能多的計(jì)數(shù)點(diǎn)落在此直線上,并使直線兩側(cè)的計(jì)數(shù)點(diǎn)數(shù)目大致相等,這條直線便是運(yùn)動(dòng)物體的速度-時(shí)間 圖線.
(3)速度-時(shí)間直線的斜率表示加速度,可知運(yùn)動(dòng)物體的加速度a=
=0.75m/s
2.
②(1)我們已經(jīng)知道,物體的加速度(a)同時(shí)跟合外力(F)和質(zhì)量(m)兩個(gè)因素有關(guān).要研究這三個(gè)物理量之間的定量關(guān)系的基本思路是運(yùn)用控制變量法,即先保持m不變,研究a與F的關(guān)系;再保持F不變,研究a與m的關(guān)系;
(2)某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案如圖2所示,她想用砂和砂桶的重力表示小車受到的合外力,由于保持F不變,研究a與M的關(guān)系.則當(dāng)質(zhì)量發(fā)生改變時(shí),若沒有平衡摩擦力,則砂桶的重力就不再是小車所受的合力,所以必須平衡摩擦力.由于小車的加速運(yùn)動(dòng),出現(xiàn)加速度,所以導(dǎo)致砂桶的重力大于拉小車的細(xì)線的拉力.當(dāng)砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量時(shí),砂桶的重力接近拉小車的細(xì)線的拉力.為了減少這種做法而帶來的實(shí)驗(yàn)誤差,在實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)該采取的兩項(xiàng)措施是:
a.把木板的末端墊起適當(dāng)高度以平衡摩擦力;b.砂和桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量;
(3)由于做勻變速直線的物體在相等的時(shí)間內(nèi)位移總是相等.所以可借助于a=
利用逐差法計(jì)算加速度大小.故選B.
(4)在坐標(biāo)系中做出a-F圖象:
(5)針對(duì)該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)采集與處理,就其中的某一環(huán)節(jié),有別于該同學(xué)的設(shè)計(jì)或處理方法:
①采用氣墊導(dǎo)軌以減小摩擦力;
②利用“光電門”和計(jì)算機(jī)連接直接得到加速度,
③利用v-t圖象計(jì)算加速度;
④用彈簧秤測量砂和桶的重力;
⑤用力和加速度的比值是否不變來處理數(shù)據(jù),等等.
故答案為:①(1)相對(duì)應(yīng)的單位時(shí)間內(nèi)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度
(2)速度-時(shí)間 (3)0.75m/s
2②(1)先保持m不變,研究a與F的關(guān)系;再保持F不變,研究a與m的關(guān)系;
(2)a.把木板的末端墊起適當(dāng)高度以平衡摩擦力;b.砂和桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)
量;
(3)B;(4)如圖,(5)①采用氣墊導(dǎo)軌以減小摩擦力;
②利用“光電門”和計(jì)算機(jī)連接直接得到加速度,
③利用v-t圖象計(jì)算加速度;
④用彈簧秤測量砂和桶的重力;
⑤用力和加速度的比值是否不變來處理數(shù)據(jù),等等.
點(diǎn)評(píng):(1)要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問題的能力,在平時(shí)練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的理解與應(yīng)用.
(2)由牛頓第二可得,當(dāng)小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂桶的質(zhì)量時(shí),砂桶的重力就約等于小車的合力.
由加速度與合力的圖象可知,斜率的大小表示物體的質(zhì)量大小,若圖線與縱軸有交點(diǎn)時(shí),則說明摩擦力沒有平衡或沒有平衡徹底;若圖線與橫軸有交點(diǎn)時(shí),則說明摩擦力平衡過度.