Question

12．在探究加速度與物體所受合外力和質(zhì)量間的關(guān)系時(shí)，采用如圖甲所示的實(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，小車的加速度可由小車后拖動(dòng)的紙帶由打點(diǎn)計(jì)數(shù)器打上的點(diǎn)計(jì)算出：

（1）本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)方法是C （單選）
A．假設(shè)法         B．理想實(shí)驗(yàn)法    C．控制變量法     D．等效替代法
（2）當(dāng)m與M的大小關(guān)系滿足m＜＜M時(shí)，才可以認(rèn)為繩子對(duì)小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力．
（3）一組同學(xué)在先保持盤及盤中的砝碼質(zhì)量一定，探究做加速度與質(zhì)量的關(guān)系，以下做法正確的是：BC（多選）
A．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將盤及盤中的砝碼用細(xì)繩通過(guò)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)，要保證繩和紙帶均與木板平行以減小誤差
D．小車運(yùn)動(dòng)的加速度可用天平測(cè)出m以及小車質(zhì)量M，直接用公式 a=$\frac{mg}{M}$求出．
（4）如圖所示是實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶，圖中A、B、C、D、E是按打點(diǎn)先后順序依次選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間有四個(gè)小點(diǎn)未畫出． 由圖中的數(shù)據(jù)可知，打B點(diǎn)時(shí)小車的速度為v_B=0.16m/s．小車加速度的大小為a=0.81m/s²．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）加速度與物體質(zhì)量、物體受到的合力有關(guān)，在探究加速度與物體質(zhì)量、受力關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)該使用控制變量法；
（2）當(dāng)小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大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��；
（3）平衡摩擦力時(shí)，不能掛盤，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)保證繩和紙帶與木板平行，小車的加速度應(yīng)由紙帶求出；
（4）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，中間時(shí)刻的速度等于該過(guò)程中的平均速度，可以求出打紙帶上B點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大�。�

解答 解：（1）探究加速度與力的關(guān)系時(shí)，要控制小車質(zhì)量不變而改變拉力大��；探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制拉力不變而改變小車質(zhì)量，這種實(shí)驗(yàn)方法是控制變量法．
故選：C．
（2）根據(jù)牛頓第二定律得：
對(duì)m：mg-F_拉=ma
對(duì)M：F_拉=Ma
解得：F_拉=$\frac{mMg}{m+M}$
當(dāng)M＞＞m時(shí)，即當(dāng)砝碼和盤的總重力要遠(yuǎn)小于小車的重力，繩子的拉力近似等于砝碼和盤的總重力．
（3）A、平衡摩擦力時(shí)，不應(yīng)將盤及盤中的砝碼用細(xì)繩通過(guò)定滑輪系在小車上，故A錯(cuò)誤；
B、在實(shí)驗(yàn)前平衡一次摩擦力即可，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)，要保證繩和紙帶均與木板平行以減小誤差，故C正確；
D、小車的加速度應(yīng)該根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶應(yīng)用勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律求出，
加速度不能直接用公式a=$\frac{mg}{M}$求出，故D錯(cuò)誤；
故選：BC．
（3）每相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間有四個(gè)小點(diǎn)未畫出，則計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為：T=0.02s×5=0.1s，
B點(diǎn)的瞬時(shí)速度可以用中間時(shí)刻的速度等于該過(guò)程中的平均速度，即：${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.019+0.02}{0.2}$=0.16m/s，
根據(jù)作差法得：a=$\frac{{x}_{CE}-{x}_{AC}}{4{T}^{2}}=\frac{0.028+0.0361-0.02-0.019}{0.04}$=0.81m/s²．
故答案為：（1）C；（2）m＜＜M；（3）BC；（4）0.16；0.81

點(diǎn)評(píng) 探究加速與力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，要平衡摩擦力、應(yīng)根據(jù)紙帶求出小車的加速度，掌握實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)是正確解題的關(guān)鍵．要掌握常用的科學(xué)探究方法，提高我們的實(shí)驗(yàn)探究能力．