Question

20．某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖1所示的裝置來探究加速度與力的關(guān)系．彈簧秤固定在一合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪，細(xì)繩的兩端分別與彈簧秤的掛鉤和礦泉水瓶連接．在桌面上畫出兩條平行線MN、PQ，并測(cè)出間距d．開始時(shí)將木板置于MN處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開始運(yùn)動(dòng)為止，記下彈簧秤的示數(shù)F₀，以此表示滑動(dòng)摩擦力的大小．再將木板放回原處并按住，繼續(xù)向瓶中加水后，記下彈簧秤的示數(shù)F₁，然后釋放木板，并用秒表記下木板運(yùn)動(dòng)到PQ處的時(shí)間t．
①木板的加速度可以用d、t表示為a=$\frac{2d}{{t}^{2}}$；為了減小測(cè)量加速度的偶然誤差可以采用的方法是（一種即可）保持F₁不變，重復(fù)實(shí)驗(yàn)多次測(cè)量，求平均值．

②改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn)，確定加速度a與彈簧秤示數(shù)F₁的關(guān)系．圖2的圖象能表示該同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是c．
③用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點(diǎn)是BC．
A．可以改變滑動(dòng)摩擦力的大小
B．可以更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
C．可以比較精確地測(cè)出摩擦力的大小
D．可以獲得更大的加速度以提高實(shí)驗(yàn)精度．

Answer 1

分析 ①根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出加速度．
②知道減小誤差的常用方法是多次測(cè)量取平均值．
③知道當(dāng)水的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于木板的質(zhì)量時(shí)，水的重力近似等于繩子的拉力，同時(shí)明確水可以連續(xù)加入，從而更方便得到多組數(shù)據(jù)．

解答 解：①木板在繩子拉力的作用下做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由d=$\frac{1}{2}a{t}^{2}$可知：a=$\frac{2d}{{t}^{2}}$．為了減小測(cè)量加速度的偶然誤差可以采用的方法是保持F₁不變，重復(fù)實(shí)驗(yàn)多次測(cè)量d、t，取平均值．
②該實(shí)驗(yàn)原理與教材實(shí)驗(yàn)原理類似，同樣需要滿足木板的質(zhì)量M遠(yuǎn)大于礦泉水瓶的質(zhì)量m，此時(shí)可認(rèn)為繩上的拉力T近似等于彈簧秤示數(shù)F₁．本實(shí)驗(yàn)中沒有平衡摩擦力，但通過題意可知受到的摩擦力為F₀，木板受到的合外力為F₁-F₀．圖象反映的是a與F₁的關(guān)系，而不是a與F₁-F₀的關(guān)系，所以圖象不過原點(diǎn)．當(dāng)F₁增大時(shí)，即礦泉水瓶的質(zhì)量m增大時(shí)，實(shí)驗(yàn)的前提條件不再滿足，此時(shí)a越大，繩上的拉力T就越小于彈簧秤示數(shù)F₁，加速度增加得就越慢，圖線向下彎曲，c正確．
③用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點(diǎn)是可以更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和比較精確地測(cè)出摩擦力的大小，B、C說法是正確的．兩種實(shí)驗(yàn)方法都可以改變滑動(dòng)摩擦力的大小，A錯(cuò)誤；通過②中分析可以知道當(dāng)加速度增大時(shí)，實(shí)驗(yàn)條件便不再滿足，此時(shí)實(shí)驗(yàn)誤差變大，D說法錯(cuò)誤．
故答案為：①$\frac{2d}{{t}^{2}}$； 保持F₁不變，重復(fù)實(shí)驗(yàn)多次測(cè)量，求平均值     ②c     ③B、C

點(diǎn)評(píng) 本題考查探究加速度與物體質(zhì)量、受力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)，注意實(shí)驗(yàn)來自于課本實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，要注意分析與課本實(shí)驗(yàn)的不同，但還是要注意明確實(shí)驗(yàn)基本原理的分析方法，從而明確實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法．