Question

11．“探究加速度與力的關(guān)系”實驗裝置如圖甲所示．

（1）為減小實驗誤差，盤和砝碼的質(zhì)量應(yīng)比小車的質(zhì)量小（選填“小”或“大”）得多．
（2）圖乙為某同學(xué)在實驗中打出的一條紙帶，計時器打點的時間間隔為0.02s．他從比較清晰的點起，每五個點取一個計數(shù)點，并且量出相鄰兩計數(shù)點間的距離，打計數(shù)點3時小車的速度大小為0.46m/s．小車運動的加速度大小為1.20m/s．（本小題小數(shù)點后保留兩位小數(shù)）
（3）在這一實驗中甲乙兩位同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的小車的加速度a和小車所受拉力F的圖象分別為圖2中的直線Ⅰ和直線Ⅱ，直線Ⅰ、Ⅱ在縱軸或橫軸上的截距較大，明顯超出了誤差范圍，下面給出了關(guān)于形成這種情況原因的四種解釋，其中可能正確的是BC
A．實驗前甲同學(xué)沒有平衡摩擦力
B．甲同學(xué)在平衡摩擦力時把長木板的末端抬得過高了
C．實驗前乙同學(xué)沒有平衡摩擦力
D．乙同學(xué)在平衡摩擦力時把長木板的末端抬得過高了．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)盤與砝碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時可以近似認(rèn)為盤與砝碼對小車的拉力等于其重力．
（2）根據(jù)題意求出計數(shù)點間的時間間隔；由勻變速直線運動的推論求出瞬時速度，加速度我們可由勻變速直線運動的推論：△x=at²求解．

解答 解：（1）當(dāng)盤與砝碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時可以近似認(rèn)為盤與砝碼對小車的拉力等于其重力，為減小實驗誤差，盤和砝碼的質(zhì)量應(yīng)比小車的質(zhì)量小得多．
（2）計時器打點的時間間隔為0.02s．他從比較清晰的點起，每五個點取一個計數(shù)點，則相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為：t=0.02×5=0.1s；
由勻變速直線運動的推論可知，打計數(shù)點3時小車的速度為：v₃=$\frac{{x}_{24}}{2t}=\frac{0.0400+0.0519}{0.2}$=0.46m/s
根據(jù)紙帶的數(shù)據(jù)得相鄰的相等的時間間隔位移之差幾乎相等，所以小車做的為勻加速直線運動．
設(shè)0到1之間的距離為x₁，以后各段分別為x₂、x₃、x₄，
根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，得：x₃-x₁=2a₁T² 
x₄-x₂=2a₂T² 
為了更加準(zhǔn)確的求解加速度，我們對兩個加速度取平均值，得：a=$\frac{1}{2}$（a₁+a₂）
即：a=$\frac{0.04+0.0519-0.016-0.0281}{0.04}$ m/s²=1.20m/s²
（3）甲圖象表明在小車的拉力為0時，小車的加速度大于0，說明合外力大于0，說明平衡摩擦力過渡，即把長木板的末端抬得過高了．故A錯誤B正確．
乙圖象說明在拉力大于0時，物體的加速度為0，說明合外力為0，即繩子的拉力被摩擦力平衡了，即沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，也就是沒有將長木板的末端抬高或抬高不夠．故C正確而D錯誤；
故答案為：（1）��；（2）0.46，1.20．（3）BC

點評 本題考查了實驗注意事項、實驗數(shù)據(jù)處理，掌握原理與實驗注意事項即可正確解題；求瞬時速度時要注意勻變速運動推論的應(yīng)用：做勻變速直線運動的物體在某段時間內(nèi)的平均速度等于該段時間中間時刻的瞬時速度，同時掌握求加速度的方法．