Question

4．在“探究加速度與力、質量的關系”實驗中：

①某組同學用如圖1所示裝置，采用控制變量的方法，來研究在小車質量不變的情況下，小車的加速度與小車受到的合外力的關系．下列措施中需要并且正確的是ACD（多選）
A．首先要平衡摩擦力，使小車受到的合力就是細繩對小車的拉力
B．每次改變拉小車的拉力后都需要重新平衡摩擦力
C．實驗中通過在塑料桶中增加砝碼來改變小車受到的拉力
D．每次小車都要從同一位置開始運動
E．實驗中應先釋放小車，然后再接通打點計時器的電源
②實驗中，用打點計時器記錄紙帶運動的時間，計時器所用電源頻率為50HZ．打點計時器打出的一條紙帶如圖2所示，A、B、C、D、E、F、G為我們在紙帶上所選的計數(shù)點，每相鄰的兩個計數(shù)點之間有四個小點未畫出，已知AB=5.00cm，BC=7.10cm，CD=9.10cm，DE=11.00cm，EF=12.90cm，F(xiàn)G=15.10cm．根據紙帶計算小車的加速度a=1.98m/s²（計算結果保留3位有效數(shù)字）
③某組同學根據實驗數(shù)據，畫出a-F圖象如圖3所示，那么該組同學實驗中出現(xiàn)的問題可能是B
A．實驗中未平衡摩擦力
B．實驗中平衡摩擦力時長木板傾角太大
C．實驗中繩子拉力方向沒有跟長木板平行
D．實驗中小車質量發(fā)生變化．

Answer 1

分析 探究加速度與力的關系實驗時，需要平衡摩擦力，平衡摩擦力時，要求小車在無動力的情況下平衡摩擦力，不需要掛任何東西．平衡摩擦力時，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：mgsinθ=μmgcosθ，可以約掉m，只需要平衡一次摩擦力．操作過程是先接通打點計時器的電源，再放開小車．小車的加速度應根據打出的紙帶求出．
能夠知道相鄰的計數(shù)點之間的時間間隔．利用勻變速直線運動的推論，作差法求解加速度．

解答 解：（1）A、實驗首先要平衡摩擦力，使小車受到合力就是細繩對小車的拉力，故A正確；
B、由于平衡摩擦力之后有Mgsinθ=μMgcosθ，故tanθ=μ．所以無論小車的質量是否改變，小車所受的滑動摩擦力都等于小車的重力沿斜面的分力，改變小車質量即改變拉小車拉力，不需要重新平衡摩擦力；故B錯誤；
C、實驗中，要保證塑料桶和所添加砝碼的總質量遠小于小車的質量，這樣才能使得塑料桶和所添加砝碼的總重力近似等于細繩對小車的拉力，所以實驗中通過在塑料桶中增加砝碼來改變小車受到的拉力，故C正確；
D、每次小車都需要要從同一位置開始運動，故D正確；
E、實驗中應先接通電源，后放開小車，故E錯誤；
故選：ACD．
（2）根據a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$ 得：
a=$\frac{{x}_{DG}-{x}_{AD}}{9{T}^{2}}$=$\frac{（0.151+0.129+0.11）-（0.091+0.071+0.05）}{9×0．{1}^{2}}$=1.98m/s²．
（3）從圖1可知在拉力F=0時物體的加速度不為0，即合外力不為0，圖1縱軸的截距大于0，
說明在無拉力的情況下物體的加速度大于0，即在平衡摩擦力時，長木板傾角過大（平衡摩擦力過度）．故B正確，ACD錯誤；
故答案為：（1）ACD；（2）1.98；（3）B．

點評 該題考查了實驗注意事項、實驗數(shù)據處理分析，知道實驗原理及注意事項即可正確解題；探究加速度與力、質量的關系實驗時，要平衡小車受到的摩擦力，不平衡摩擦力、或平衡摩擦力不夠、或過平衡摩擦力，小車受到的合力不等于鉤碼的重力．