Question

3．某同學設計了一個探究無輪子小車的加速度a與小車所受拉力F關系的實驗，圖甲為實驗裝置簡圖．

（1）他想用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，為了減小這種做法帶來的實驗誤差，你認為下列說法正確的是AB
A．實驗時要平衡摩擦力
B．鉤碼的重力要遠小于小車的總重力
C．實驗時不需要平衡摩擦力
D．實驗進行時應先釋放小車再接通電源
（2）如圖乙所示是某次實驗中得到的一條紙帶，其中A、B、C、D、E是計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T，距離如圖所示．則打B點時小車的速度為v_B=$\frac{{L}_{2}}{2T}$，該同學計算小車加速度的表達式為a=$\frac{{L}_{4}-2{L}_{2}}{4{T}^{2}}$．
（3）當木板水平放置時，保持實驗小車重量20N不變，改變砂和砂桶質(zhì)量，得到圖丙中的圖線不過原點，現(xiàn)在要讓圖線過原點，則長木板與水平桌面的傾角應該調(diào)整為θ，則tanθ=$\frac{1}{2}$．

Answer 1

分析 （1）該實驗裝置于驗證牛頓第二定律的實驗裝置相同，為了讓砝碼的重力更加接近為小車的合外力，本實驗中需要平衡摩擦力和讓砝碼重力遠遠小于小車重力；
（2）利用在勻變速直線運動中，中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度來求B點的速度大小，利用逐差法根據(jù)△x=aT²可求小車的加速度．
（3）平衡摩擦力的原理是：利用重力沿斜面的分力與摩擦力相等進行平衡的．

解答 解：（1）根據(jù)實驗原理我們知道，為了讓砝碼的重力更加接近為小車的合外力，本實驗中需要平衡摩擦力和讓砝碼重力遠遠小于小車重力，實驗時先接通電源后釋放小車，故CD錯誤，AB正確．
故選：AB．
（2）根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上B點時小車的瞬時速度大�。�
${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{{L}_{2}}{2T}$
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
$a=\frac{{x}_{CE}-{x}_{AC}}{（2T）^{2}}$=$\frac{{L}_{4}-2{L}_{2}}{4{T}^{2}}$；
（3）該圖線不通過原點，其主要原因是平衡摩擦力時傾角太�。�
本題中長木板水平放置、小車重量為20N、拉力是10N時，小車恰好不動，又F=mgμ，得：μ=0.5
平衡摩擦力時重力沿斜面的分力與摩擦力相等，即：
mgsinθ=f=μmgcosθ，解得：tanθ=$\frac{1}{2}$；
故答案為：（1）AB； （2）$\frac{{L}_{2}}{2T}$；$\frac{{L}_{4}-2{L}_{2}}{4{T}^{2}}$；   （3）$\frac{1}{2}$

點評 正確解答實驗題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發(fā)進行分析所需實驗器材、實驗步驟、所測數(shù)據(jù)等；要提高應用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實驗問題的能力，在平時練習中要加強基礎知識的理解與應用．