Question

15．某同學(xué)采用如圖1所示的裝置探究物體的加速度與所受合力的關(guān)系．用沙桶和沙的重力提供小車所受合力F．

（1）圖2是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分，其中O、A、B、C、D是計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)（圖中未標(biāo)出），已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為50Hz，打“B”點(diǎn)時(shí)小車的速度大小為0.54m/s．由紙帶求出小車的加速度的大小為1.5m/s²．（計(jì)算結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）
（2）用增減沙子的方法改變拉力的大小與增減鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點(diǎn)是B．（填序號(hào)）
A．可以改變滑動(dòng)摩擦力的大小
B．可以更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
C．可以比較精確地平衡摩擦力
D．可以獲得更大的加速度以提高實(shí)驗(yàn)精度
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)描出如圖3所示的圖象，發(fā)現(xiàn)該圖象不過原點(diǎn)且圖象后半段偏離直線，產(chǎn)生這種結(jié)果的原因可能是AD．（填序號(hào)）
A．在平衡摩擦力時(shí)將木板右端墊得過高
B．沒有平衡摩擦力或者在平衡摩擦力時(shí)將木板右端墊得過低
C．圖象的后半段偏離直線，是因?yàn)樯澈蜕惩暗馁|(zhì)量一定大于小車的質(zhì)量
D．圖象的后半段偏離直線，是因?yàn)樯澈蜕惩暗馁|(zhì)量不再遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量．

Answer 1

分析 （1）利用逐差法△x=aT²可以求出物體的加速度大小，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過程中的平均速度大小可以求出某點(diǎn)的瞬時(shí)速度大�。�
（2、3）探究物體的加速度與所受合力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用控制變量法探究加速度與力和力的關(guān)系．根據(jù)牛頓第二定律分析“將砂桶和砂的重力近似看作小車的牽引力”的條件．根據(jù)原理分析圖線不經(jīng)過原點(diǎn)和曲線上部出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象的原因．

解答 解：（1）打點(diǎn)周期T=$\frac{1}{f}=0.02s$，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為：t=0.02s×5=0.1s，
根據(jù)作差法得：a=$\frac{{x}_{BD}-{x}_{OB}}{4{t}^{2}}=\frac{0.2153-0.0772-0.0772}{0.04}$=1.5m/s²，
由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知，B點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于AC的平均速度，則${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2t}=\frac{0.1387-0.0310}{0.2}=0.54m/s$
（2）緩慢加沙子，重力改變范圍大，可以更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，而鉤碼的質(zhì)量是固定的，只能取一些固定的質(zhì)量
故選：B．
（3）A、圖線不經(jīng)過原點(diǎn)，當(dāng)拉力為零時(shí)，加速度不為零，知平衡摩擦力過度，即長(zhǎng)木板的末端抬得過高了．故A正確，B錯(cuò)誤；
C、曲線上部出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象，隨著F的增大，即砂和砂桶質(zhì)量的增大，不在滿足砂和砂桶遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，因此曲線上部出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象．故C錯(cuò)誤，D正確．
故選：AD
故答案為：（1）0.54；1.5；（2）B；（3）AD

點(diǎn)評(píng) 解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)，同時(shí)要熟練應(yīng)用所學(xué)基本規(guī)律解決實(shí)驗(yàn)問題．