Question

11．在探究物體的加速度a與物體所受外力F、物體質(zhì)量M間的關(guān)系時(shí)，采用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置．小車及車中的砝碼質(zhì)量用M表示，盤及盤中的砝碼質(zhì)量用m表示．

（1）為了把細(xì)繩對(duì)小車的拉力視為小車的合外力，要完成的一個(gè)重要步驟是平衡摩擦力；
（2）為使圖示中鉤碼的總重力大小視為細(xì)繩的拉力大小，須滿足的條件是鉤碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量（填“大于”、“小于”、“遠(yuǎn)大于”或“遠(yuǎn)小于”）．

（3）某一組同學(xué)先保持盤及盤中的砝碼質(zhì)量m一定來做實(shí)驗(yàn)，其具體操作步驟如下，以下做法正確的是B．
A．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將盤及盤中的砝碼用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上
B．每次改變小車的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力
C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源
D．用天平測(cè)出m以及小車質(zhì)量M，小車運(yùn)動(dòng)的加速度可直接用公式a=$\frac{mg}{M}$求出
（4）一組同學(xué)保持小車及車中的砝碼質(zhì)量M一定，探究加速度a與所受外力F的關(guān)系，由于他們操作不當(dāng)，這組同學(xué)得到的a-F關(guān)系圖象如圖2所示，其原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
（5）如圖3所示為一次記錄小車運(yùn)動(dòng)情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E、F、G為相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔T=0.1s．小車的獲得的加速度大小是0.50m/s²

Answer 1

分析 （1）為了使細(xì)繩的拉力等于小車的合力，需平衡摩擦力．
（2）為了使鉤碼的重力等于繩子的拉力，前提需鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量．
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理以及操作中的注意事項(xiàng)確定正確的操作步驟．
（4）根據(jù)F不等于零，加速度a仍然為零，分析圖線不過原點(diǎn)的原因．
（5）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）為了把細(xì)繩對(duì)小車的拉力視為小車的合外力，要完成的一個(gè)重要步驟是平衡摩擦力．
（2）為使圖示中鉤碼的總重力大小視為細(xì)繩的拉力大小，須滿足的條件是鉤碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量．
（3）A、平衡摩擦力時(shí)，不能將盤及盤中的砝碼用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上，故A錯(cuò)誤．
B、每次改變小車的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力，故B正確．
C、實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，再釋放小車，故C錯(cuò)誤．
D、小車的加速度通過紙帶測(cè)出，不能通過牛頓第二定律探究牛頓第二定律，故D錯(cuò)誤．
故選：B．
（4）當(dāng)F不等于零時(shí)，加速度a仍然為零，可知未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
（5）根據(jù)△x=aT²，運(yùn)用逐差法得，a=$\frac{{x}_{DG}-{x}_{AD}}{9{T}^{2}}$=$\frac{（2.88+3.39+3.87-1.40-1.90-2.38）×1{0}^{-2}}{9×0.01}$=0.50m/s²．
故答案為：（1）平衡摩擦力；（2）遠(yuǎn)小于；（3）B；（4）未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；（5）0.50m/s²．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)中的兩個(gè)認(rèn)為：
1、認(rèn)為繩子的拉力等于小車的合力，前提需平衡摩擦力，
2、認(rèn)為繩子的拉力等于鉤碼的重力，前提是鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量．以及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．