Question

8．為了“探究加速度與力、質量的關系”，現(xiàn)提供如圖甲所示實驗裝置．請思考探究思路并回答下列問題：
（1）為了消除小車與水平木板之間摩擦力的影響應采取做法是C
A．將不帶滑輪的木板一端墊高適當，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻速運動
B．將不帶滑輪的木板一端適當墊高，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻加速運動
C．將不帶滑輪的木板一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運動
D．將不帶滑輪的木板一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻加速運動
（2）在“探究加速度與力、質量關系”的實驗中，得到一條打點的紙帶，如圖乙所示，已知相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T，且間距x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆已量出，則小車加速度的表達式為a=$\frac{{x}_{4}+{x}_{5}+{x}_{6}-{x}_{3}-{x}_{2}-{x}_{1}}{9{T}^{2}}$；
（3）消除小車與水平木板之間摩擦力的影響后，可用鉤碼總重力代替小車所受的拉力，此時鉤碼質量m與小車總質量M之間應滿足的關系為m＜＜M；
（4）在“探究加速度與質量的關系”時，保持砝碼質量不變，改變小車質量m，得到的實驗數(shù)據(jù)如表：

實驗次數(shù)	1	2	3	4	5
小車加速度a/ms-2	0.77	0.38	0.25	0.19	0.16
小車質量m/kg	0.20	0.40	0.60	0.80	1.00

為了驗證猜想，請在下列坐標系中作出最能直觀反映a與m之間關系的圖象．

Answer 1

分析 （1）解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項，了解平衡摩擦力的方法；
（2）利用逐差法可以求出加速度的大小；
（3）根據(jù)牛頓第二定律，求出小車實際的拉力大小，然后和mg進行比較，可以得出結論；
（4）根據(jù)所提供數(shù)據(jù)，采用描點法，可以正確的畫出圖象．

解答 解：（1）將不帶滑輪的木板一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運動，以使小車的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小車的合力大小等于繩子的拉力，故ABD錯誤，C正確．
故選：C．
（2）根據(jù)勻變速直線運動的推論△x=aT²，有：
${x}_{6}{-x}_{3}=3{a}_{1}{T}^{2}$①
${x}_{5}{-x}_{2}=3{a}_{2}{T}^{2}$②
${x}_{4}{-x}_{1}=3{a}_{3}{T}^{2}$③
 $a=\frac{1}{2}（{a}_{1}+{a}_{2}+{a}_{3}）$④
聯(lián)立①②③④解得：$a=\frac{{x}_{4}+{x}_{5}+{x}_{6}-{x}_{3}-{x}_{2}-{x}_{1}}{9{T}^{2}}$．
（3）根據(jù)牛頓第二定律得：
對m：mg-F_拉=ma
對M：F_拉=Ma
解得：${F}_{拉}=\frac{mMg}{m+M}$，由此可知當m＜＜M時，即當鉤碼的總重力要遠小于小車的重力，繩子的拉力近似等于鉤碼的總重力．
（4）能直觀反映a與m之間關系，作出a-$\frac{1}{m}$圖象，據(jù)所提供數(shù)據(jù)，采用描點法得出圖象如下所示：
故答案為：
（1）C；
（2）$\frac{{x}_{4}+{x}_{5}+{x}_{6}-{x}_{3}-{x}_{2}-{x}_{1}}{9{T}^{2}}$；
（3）m＜＜M；
（4）如圖所示．

點評 做“探究加速度與力、質量的關系”實驗時，實驗的兩個前提：平衡摩擦力和M＞＞m要明確．從紙帶上求解加速度和速度是高中實驗中常用的方法一定要熟練掌握．