Question

12．利用如圖1所示裝置可以完成力學(xué)中的許多實(shí)驗(yàn)．

（1）以下說法正確的是BD．
A．利用此裝置做“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須設(shè)法消除小車和木板間摩擦阻力的影響
B．利用此裝置探究“加速度與力與質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)，通過增減小車上的砝碼改變質(zhì)量時(shí)，不需要重新調(diào)節(jié)木板的傾斜度
C．利用此裝置探究“加速度與質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)，并用圖象法處理數(shù)據(jù)時(shí)，如果畫出的a-m關(guān)系圖象不是直線，就可確定加速度與質(zhì)量成反比
D．利用此裝置探究“功和速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)將木板帶打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端適當(dāng)墊高，這樣做可以消除小車運(yùn)動(dòng)時(shí)摩擦阻力的影響
（2）某同學(xué)利用此裝置探究“加速度與力的關(guān)系”，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量作出了圖中的A圖線，如圖2所示，試分析：
①A圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；
②A圖線上部彎曲的原因是不滿足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量．

Answer 1

分析 （1）利用圖示小車紙帶裝置可以完成很多實(shí)驗(yàn)，在研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)不需要平衡摩擦力，在探究“小車的加速度與質(zhì)量的關(guān)系”和探究“功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要平衡摩擦力，在探究“小車的加速度a與力F的關(guān)系”時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律求出加速度a的表達(dá)式，不難得出當(dāng)鈞碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小車的質(zhì)量時(shí)，加速度a近似等于g的結(jié)論．
（2）探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)：①要平衡摩擦力，不平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，小車受到的合力小于小桶的重力，a-F圖象不過原點(diǎn)，在F軸上有截距．
②在小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于小桶及砝碼質(zhì)量的情況下，可以近似認(rèn)為小車受到的合力等于小桶與砝碼的重力，如果小車質(zhì)量沒有遠(yuǎn)大于小桶與砝碼的質(zhì)量，小車受到的合力明顯小于小桶與砝碼的重力，如果仍然認(rèn)為小車受到的合力等于小桶與砝碼的重力，則加速度與力不成正比，a-F圖象不是直線，而是一條曲線．

解答 解：（1）A、此裝置可以用來研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)，但不需要平衡摩擦力，故A錯(cuò)誤．
B、利用此裝置探究“加速度與質(zhì)量的關(guān)系”，通過增減小車上的砝碼改變質(zhì)量時(shí)，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度，故B正確．
C、曲線的種類有雙曲線、拋物線、三角函數(shù)曲線等多種，所以若a-m圖象是曲線，不能斷定曲線是雙曲線，即不能斷定加速度與質(zhì)量成反比，應(yīng)畫出a-$\frac{1}{m}$圖象，故C錯(cuò)誤．
D、探究“功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要平衡摩擦力，方法是將木板帶打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端適當(dāng)墊高，這樣做的目的是利用小車重力沿斜面分力補(bǔ)償小車運(yùn)動(dòng)中所受阻力的影響，從而小車受到的合力即為繩子的拉力，故D正確．
故選：BD．
（2）①開始當(dāng)小車掛上重物時(shí)，加速度卻為零，線性圖象不通過坐標(biāo)原點(diǎn)，故導(dǎo)致圖象不過原點(diǎn)的原因是木板傾角偏�。�即說明操作過程中沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足．
②隨著重物質(zhì)量不斷的增大，已經(jīng)不滿足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量，所以圖象出現(xiàn)彎曲．
故答案為：（1）BD；（2）①?zèng)]有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；②不滿足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量．

點(diǎn)評(píng) 解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)，然后熟練應(yīng)用物理規(guī)律來解決實(shí)驗(yàn)問題．