Question

11．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1所示的裝置．

（1）下列說法中正確的是CD
A．在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，應(yīng)改變拉力的大小
B．在探究加速度與外力的關(guān)系時(shí)，應(yīng)該改變小車的質(zhì)量
C．在探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系時(shí)，為了直觀判斷二者間的關(guān)系，應(yīng)作出a-$\frac{1}{m}$圖象
D．當(dāng)小車的質(zhì)量遠(yuǎn)小于砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量時(shí)，才能近似認(rèn)為細(xì)線對(duì)小車的拉力大小等于砝碼盤和砝碼的總重力大小
（2）某同學(xué)測(cè)得小車的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)如表所示：（小車質(zhì)量保持不變）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖2坐標(biāo)圖上作出a-F圖象．

F/N	0.20	0.30	0.40	0.50	0.60
a/m?s-2	0.10	0.23	0.27	0.40	0.49

（3）該圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因可能是未平衡摩擦或平衡摩擦不夠．
（4）圖3為某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶，選出1、2、3、4、5共5個(gè)連續(xù)的記數(shù)點(diǎn)，已測(cè)得x₁=1.45cm，x₂=2.45cm，x₃=3.55cm，x₄=4.55cm．小車在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出第3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度是0.30m/s，小車的加速度是1.05m/s²．

Answer 1

分析 （1）在實(shí)驗(yàn)中，采用控制變量法，先控制小車的質(zhì)量不變，研究加速度和外力的關(guān)系；再控制小車所受的合力不變，研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系．在實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量時(shí)，細(xì)線的拉力可以認(rèn)為等于砝碼盤和砝碼的總重力．
（2）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)作出a-F圖線．
（3）根據(jù)合力不為零，加速度為零，判斷圖線不過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因．
（4）根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出計(jì)數(shù)點(diǎn)3的瞬時(shí)速度，根據(jù)連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是一恒量，運(yùn)用逐差法求出小車的加速度．

解答 解：（1）A、在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持拉力的大小不變．故A錯(cuò)誤．
B、在探究加速度與外力的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持小車的質(zhì)量不變．故B錯(cuò)誤．
C、在探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系時(shí)，為了直觀判斷二者間的關(guān)系，應(yīng)作出a-$\frac{1}{m}$圖象．故C正確．
D、對(duì)整體運(yùn)用牛頓第二定律得，a=$\frac{mg}{M+m}$，則小車所受的拉力F=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}=\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，當(dāng)小車的質(zhì)量遠(yuǎn)小于砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量時(shí)，才能近似認(rèn)為細(xì)線對(duì)小車的拉力大小等于砝碼盤和砝碼的總重力大�。�故D正確．
故選：CD．
（2）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)作出a-F圖線，如圖所示．
（3）從圖線可以看出，F(xiàn)不為零時(shí)，加速度仍然為零，可知未平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠．
（4）因?yàn)榇螯c(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有五個(gè)間隔，則相鄰兩個(gè)記數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔是0.1s．
小車在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出第3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度${v}_{3}=\frac{{x}_{2}+{x}_{3}}{2T}=\frac{（2.45+3.55）×1{0}^{-2}}{0.2}m/s=0.30m/s$．
根據(jù)△x=aT²，運(yùn)用逐差法得，a=$\frac{{x}_{3}+{x}_{4}-{x}_{1}-{x}_{2}}{4{T}^{2}}=\frac{（3.55+4.55-1.45-2.45）×1{0}^{-2}}{4×0.01}$=1.05m/s²．
故答案為：（1）CD （2）如圖所示
（3）未平衡摩擦或平衡摩擦不夠
（4）0.30 1.05

點(diǎn)評(píng) 解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)，然后熟練應(yīng)用物理規(guī)律來解決實(shí)驗(yàn)問題．本題還需掌握紙帶的處理方法，會(huì)通過紙帶求解瞬時(shí)速度和加速度．