Question

3．某實驗小組利用如圖1所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系．
（1）下列做法中正確的是AD（填字母代號）．
A．調(diào)節(jié)滑輪的高度，使牽引小車的細繩與長木板保持平行
B．調(diào)節(jié)木板傾斜度以平衡小車受到的摩擦力時，將裝有沙子的小桶通過定滑輪拴在小車上
C．實驗時，先放開小車再接通打點計時器的電源
D．通過增減小車上的砝碼改變質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力
（2）實驗中為減小系統(tǒng)誤差，應使小車和砝碼的總質(zhì)量遠大于（填“遠小于”，“遠大于”或“等于”）沙子和桶的質(zhì)量．
（3）某次實驗中計時器在紙帶上依次打出一系列的點，取A、B、C、D、E四個計數(shù)點，距離如圖2所示，每兩個計數(shù)點間還有四個點未畫出，且計時器打點周期為0.02s，則打C點的瞬間，小車的速度大小為0.11m/s，小車運動的加速度a=0.20m/s²．（計算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）

（4）某同學由實驗數(shù)據(jù)畫出如圖3的a-F圖象，其中F₀和-a₀分別是圖線與橫軸、縱軸的交點．由圖象可知該同學實驗時小車和砝碼的總質(zhì)量M=$\frac{{F}_{0}}{{a}_{0}}$（用圖中的已知量字母表示）．

Answer 1

分析 （1）解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和操作細節(jié)；
（2）當m＜＜M時，即當砝碼和小桶的總重力要遠小于小車的重力，繩子的拉力近似等于砝碼和小桶的總重力；
（3）根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上C點時小車的瞬時速度大�。�根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大��；
（4）a-F圖象斜率的倒數(shù)表示質(zhì)量，根據(jù)圖象求解．

解答 解：（1）A、調(diào)節(jié)滑輪的高度，使牽引小車的細繩與長木板保持平行，故A正確；
B、平衡摩擦力時，應將繩從小車上拿去，輕輕推動小車，是小車沿木板運動，通過打點計時器打出來的紙帶判斷小車是否勻速運動，故B錯誤；
C、實驗時，應先放開小車，再接通打點計時器電源，由于小車運動較快，可能會使打出來的點很少，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，故C錯誤；
D、每次改變小車的質(zhì)量時，小車的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力，故D正確．
故選：AD．
（2）當m＜＜M時，即當砝碼和小桶的總重力要遠小于小車的重力，繩子的拉力近似等于砝碼和小桶的總重力；
（3）根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，
得：v_c=$\frac{{x}_{BD}}{2T}=\frac{0.01+0.012}{0.2}$═0.11m/s
根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，
得：a=$\frac{△x}{{T}^{2}}=\frac{0.002}{0.01}$=0.20m/s²．
（4）根據(jù)牛頓第二定律得：a=$\frac{F}{M}$，則a-F圖象斜率的倒數(shù)表示質(zhì)量，則由圖象可知該同學實驗時小車和砝碼的總質(zhì)量M=$\frac{{F}_{0}}{{a}_{0}}$
故答案為：（1）AD；（2）遠大于；（3）0.11；0.20；（4）$\frac{{F}_{0}}{{a}_{0}}$

點評 解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項，然后熟練應用物理規(guī)律來解決實驗問題，難度適中．