Question

【題目】（1）在用下圖所示的裝置“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中，保持小車(chē)質(zhì)量一定時(shí)，驗(yàn)證小車(chē)加速度a與合力F的關(guān)系。

①除了電火花計(jì)時(shí)器、小車(chē)、砝碼、砝碼盤(pán)、細(xì)線、附有定滑輪的長(zhǎng)木板、墊木、導(dǎo)線及開(kāi)關(guān)外，在下列器材中必須使用的有__________（選填選項(xiàng)前的字母）。

A.220V、50Hz的交流電源 B.電壓可調(diào)的直流電源

C.刻度尺 D.秒表

E.天平（附砝碼）

②為了使細(xì)線對(duì)小車(chē)的拉力等于小車(chē)所受的合外力，以下操作正確的是__________。

A.調(diào)整小木板上滑輪的高度使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行

B.在調(diào)整長(zhǎng)木板的傾斜度平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)當(dāng)將砝碼和砝碼盤(pán)通過(guò)細(xì)線掛在小車(chē)上

C.在調(diào)整長(zhǎng)木板的傾斜度平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)當(dāng)將穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶連在小車(chē)上

③某同學(xué)得到了圖丙所示的一條紙帶，由此得到小車(chē)加速度的大小a＝__________（保留三位有效數(shù)字）。

④在本實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為細(xì)線的拉力F等于砝碼和砝碼盤(pán)的總重力mg，已知三位同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做出的a－F圖像如圖丁中的1、2、3所示。下列分析正確的是__________（選填選項(xiàng)前的字母）。

A.出現(xiàn)圖線1的原因可能是沒(méi)有平衡摩擦力

B.出現(xiàn)圖線2的原因可能是砝碼和砝碼盤(pán)的質(zhì)量不合適

C.出現(xiàn)圖線3的原因可能是在平衡摩擦力的長(zhǎng)木板的傾斜度過(guò)大

⑤在本實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為細(xì)線的拉力F等于砝碼和砝碼盤(pán)的總重力mg，由此造成的誤差是__________（選填“系統(tǒng)誤差”或“偶然誤差”）。設(shè)拉力的真實(shí)值為，小車(chē)的質(zhì)量為M，為了使，應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足的條件是__________。

（2）在“探究小車(chē)加速度a與其質(zhì)量m的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中：

①實(shí)驗(yàn)得到如圖甲所示的一條紙帶，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T；B、C兩點(diǎn)的間距和D、E兩點(diǎn)的間距已量出，利用這兩段間距計(jì)算小車(chē)加速度，表達(dá)式為__________。

②某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出的圖線如圖乙所示，從圖線可得砂和砂桶的總質(zhì)量為__________kg。（g取）

③另一位同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出的圖象如圖丙所示，則造成這一結(jié)果的原因是__________。

Answer 1

【答案】ACEACB系統(tǒng)誤差 沒(méi)有平衡摩擦力或摩擦力平衡不夠

【解析】

（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理選擇實(shí)驗(yàn)器材，為了使細(xì)線對(duì)小車(chē)的拉力等于小車(chē)所受的合外力，需要平衡摩擦力，同時(shí)要調(diào)整長(zhǎng)木板上滑輪的高度使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行，根據(jù)逐差法求解加速度，根據(jù)牛頓第二定律結(jié)合圖象特點(diǎn)分析產(chǎn)生的原因，分別對(duì)小車(chē)和整體根據(jù)牛頓第二定律列式求解即可；

（2）根據(jù)牛頓第二定律可知，圖象的斜率等于砂和砂桶的總重力，從上圖中發(fā)現(xiàn)直線沒(méi)過(guò)原點(diǎn)，當(dāng)繩子上有拉力時(shí)小車(chē)的加速度還為0，則該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中遺漏了平衡摩擦力這個(gè)步驟；

（1）①電火花計(jì)時(shí)器需要220V、50Hz的交流電源，要用刻度尺測(cè)量紙帶上點(diǎn)跡的距離，需要天平測(cè)量小車(chē)的質(zhì)量，故需要ACE；
②為了使細(xì)線對(duì)小車(chē)的拉力等于小車(chē)所受的合外力，需要平衡摩擦力，平衡摩擦力時(shí)應(yīng)當(dāng)將穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶連在小車(chē)上，調(diào)整長(zhǎng)木板的傾斜度，讓小車(chē)拖著紙帶做勻速直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)要調(diào)整長(zhǎng)木板上滑輪的高度使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行，故AC正確，B錯(cuò)誤；
③從第一個(gè)點(diǎn)開(kāi)始，每隔四個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，根據(jù)紙帶可知，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離依次為：

，

，

，
時(shí)間間隔為：，
根據(jù)作差法得：；
④A、根據(jù)圖象1可知，當(dāng)沒(méi)有掛砝碼、砝碼盤(pán)時(shí)，小車(chē)產(chǎn)生了加速度，因此說(shuō)明平衡摩擦力時(shí)木板傾角太大，故A錯(cuò)誤；
B、根據(jù)圖象2可知，隨著F的增大，即砝碼和砝碼盤(pán)的質(zhì)量增大，不再滿(mǎn)足砝碼和砝碼盤(pán)總質(zhì)量小于小車(chē)的質(zhì)量，因此曲線上部出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象，故B正確；
C、根據(jù)圖象3可知，當(dāng)掛上砝碼、砝碼盤(pán)時(shí)，小車(chē)的加速度還是為零，說(shuō)明沒(méi)有平衡摩擦力或平衡的不夠，故C錯(cuò)誤；
⑤在本實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為細(xì)線的拉力F等于砝碼和砝碼盤(pán)的總重力mg，由此造成的誤差是系統(tǒng)誤差，
對(duì)小車(chē)，根據(jù)牛頓第二定律得：
對(duì)整體，根據(jù)牛頓第二定律得：
且，解得：。

（2）①根據(jù)逐差法得：，解得：；
②根據(jù)牛頓第二定律可知，，則F即為圖象的斜率，
所以砂和砂桶的總重力為：，解得：；

③從上圖中發(fā)現(xiàn)直線沒(méi)過(guò)原點(diǎn)，當(dāng)繩子上有拉力時(shí)小車(chē)的加速度還為0，則該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中遺漏了平衡摩擦力這個(gè)步驟，所以原因是沒(méi)有平衡摩擦力或摩擦力平衡不夠。