Question

11．如圖1所示為探究物體運動加速度與物體質(zhì)量，物體受力關(guān)系的實驗裝置，砂和砂桶質(zhì)量用m表示，小車和車上所加砝碼總質(zhì)量用M表示，小車運動加速度用a表示．

（1）實驗過程中需要適當抬起長木板的一端以平衡小車所受的摩擦力，該步驟中木板被抬起的角度與小車質(zhì)量有關(guān)（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）
（2）在探究加速度與小車受力關(guān)系的過程中，甲和乙兩小組分別用下列兩組數(shù)據(jù)進行實驗操作，其中你認為合理的是乙（選填“甲”或“乙”）
M_甲=500g   M_乙=500g

甲m（g）	20	22	24	26
乙m（g）	20	30	40	50

（3）在探究加速度與小車質(zhì)量的過程中，應(yīng)保持砂和砂筒質(zhì)量不變，通過增減小車中砝碼改變小車質(zhì)量M，實驗測出幾組a、M數(shù)據(jù)，下列圖線能直觀合理且正確反映a-M關(guān)系的是C

（4）圖3為某次實驗得到的紙帶，已知實驗所用電源的頻率為50Hz．根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為3.2m/s²．（結(jié)果保留二位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）對小車進行受力分析，通過公式可以說明平衡摩擦力時與小車的質(zhì)量無關(guān)，與傾角的大小有關(guān)．
（2）在實驗的過程中，測量的數(shù)據(jù)要有明顯的變化，才能使實驗更有說服力．
（3）在驗證加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，在重物質(zhì)量m遠小于小車質(zhì)量M時，可近似認為小車受到的拉力等于重物重力，當不能滿足這個條件時，將會出現(xiàn)誤差，圖象將偏離直線．
（4）運用勻變速直線運動的公式△x=at²去求解加速度．

解答 解：（1）做該實驗需要平衡摩擦力，所以在長木板不帶定滑輪的一端下面墊一木塊，反復移動木塊的位置，讓小車做勻速直線運動，此時滿足：
mgsinθ=μmgcosθ
由等式可知，平衡摩擦力時，與小車的質(zhì)量無關(guān)．
（2）在在探究加速度與小車受力關(guān)系實驗的過程中，測量的數(shù)據(jù)要有明顯的變化，才能使實驗更有說服力．從表格中的數(shù)據(jù)來看，甲的實驗過程中拉力的大小變化很小，則加速度的變化也會很小，這樣的實驗誤差可能會比較大，是不合理的．相比之下，乙的數(shù)據(jù)更合理．
（3）在研究加速度跟小車質(zhì)量M的關(guān)系時，保持砂和砂筒質(zhì)量m不變，改變小車質(zhì)量M，在小車質(zhì)量M遠大于砂桶及砂桶中砂質(zhì)量m時，
即當滿足M?m時，可以認為小車受到的拉力（合力）F=mg，此時加速度a與小車質(zhì)量M成反比，與拉力成正比，以$\frac{1}{M}$橫軸，a為縱軸，則a-$\frac{1}{M}$圖象應(yīng)是過原點的直線，當小車質(zhì)量M不遠大于重物質(zhì)量m時，小車受到的拉力明顯小于重物重力，a-$\frac{1}{M}$圖象向下彎曲．
故選：C．
（4）相鄰計數(shù)點之間還有1個點，說明相鄰的兩個計數(shù)點時間間隔為0.04s
運用勻變速直線運動的公式△x=at²
a=$\frac{△x}{{T}_{\;}^{2}}$=$\frac{7.21cm+7.72cm-6.19cm-6.70cm}{4×（0.1s）_{\;}^{2}}$=$320cm/{s}_{\;}^{2}$=3.2m/s²；
故答案為：（1）無關(guān)；（2）乙；（3）砂和砂筒質(zhì)量、C；（4）3.2

點評 該題考查了力學問題，把長木板的一端墊得過高，使得傾角偏大，會導致重力沿斜面向下的分力增大，摩擦力減小等現(xiàn)象，這些我們都要從學過的力學知識中解決．
探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時，應(yīng)控制拉力不變而改變小車質(zhì)量，實驗時要注意小車質(zhì)量應(yīng)遠大于重物質(zhì)量．