Question

18．某實(shí)驗(yàn)小組利用圖甲所示裝置做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)．
（1）關(guān)于下列實(shí)驗(yàn)操作，正確的是AD．（填選項(xiàng)前的字母）；
A．調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳�木塊的細(xì)繩與長(zhǎng)木板保持平行
B．每次小車都要從同一位置開始運(yùn)動(dòng)
C．實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先釋放小車，然后再開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源
D．通過增減小車上的砝碼改變小車的質(zhì)量后，不需要重新平衡摩擦力
（2）平衡摩擦力后，為使小車所受合力可認(rèn)為等于砝碼受到的總重力，應(yīng)滿足的條件是托盤及托盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于車和小車上砝碼的總質(zhì)量．
（3）小組成員中甲、乙兩同學(xué)先后在同一實(shí)驗(yàn)裝置中做研究加速度與合力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)，其中一個(gè)同學(xué)在軌道水平情況下做得實(shí)驗(yàn)，而另一個(gè)同學(xué)在軌道傾斜的情況下做得實(shí)驗(yàn)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后分別得到了a-F圖象中①，②兩條圖線，如圖乙所示，則圖線①（填“①”或“②”）是在軌道傾斜情況下得到的；小車及車中砝碼的總質(zhì)量m=0.5kg．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)實(shí)驗(yàn)操作要求可分析必須進(jìn)行的操作；
（2）根據(jù)牛頓第二定律，通過整體隔離法求出繩子拉力的表達(dá)式，從而確定托盤及托盤內(nèi)砝碼的總重力在數(shù)值上近似等于小車運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的拉力的條件；
（3）根據(jù)a-F圖象的特點(diǎn)結(jié)合牛頓第二定律分析求解．

解答 解：（1）A、調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳�小車的�?xì)繩與長(zhǎng)木板保持平行，故A正確；
B、小車的釋放位置對(duì)該實(shí)驗(yàn)沒有影響，不要求每次在同一位置，故B錯(cuò)誤；
C、實(shí)驗(yàn)時(shí)先接通電源，再釋放小車，故C錯(cuò)誤；
D．通過增減小車上的砝碼改變質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力，即不需要重新調(diào)整木板的傾斜程度，故D正確．
（2）設(shè)托盤和托盤內(nèi)砝碼的質(zhì)量為m，小車的質(zhì)量為M，對(duì)整體分析，加速度a=$\frac{mg}{M+m}$，隔離對(duì)小車分析，根據(jù)牛頓第二定律得，F(xiàn)=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}$=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，為使托盤及托盤內(nèi)砝碼的總重力在數(shù)值上近似等于小車運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的拉力，應(yīng)滿足的條件是托盤及托盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于車和小車上砝碼的總質(zhì)量．
（3）由圖象可知，當(dāng)F=0時(shí)，a≠0．也就是說當(dāng)繩子上沒有拉力時(shí)小車就有加速度，該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中平衡摩擦力過大，即傾角過大，平衡摩擦力時(shí)木板的右端墊得過高．所以圖線①是在軌道右側(cè)抬高成為斜面情況下得到的．圖線①是在軌道傾斜情況下得到的；在水平軌道上，由于受到摩擦力，拉力不為零時(shí)，加速度仍然為零，可知圖線②是在軌道水平的情況下得到的．
根據(jù)牛頓第二定律得，F(xiàn)-f=ma，a=$\frac{F}{m}$$-\frac{f}{m}$，圖線的斜率表示質(zhì)量的倒數(shù)，則$\frac{1}{m}=2$，解得：m=0.5kg
故答案為：（1）AD；（2）托盤及托盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于車和小車上砝碼的總質(zhì)量；（3）①，0.5

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，對(duì)于圖象問題，通常的方法是得出兩個(gè)物理量的表達(dá)式，結(jié)合圖線的斜率和截距進(jìn)行求解．