Question

3．甲、乙同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m的關(guān)系．
（1）甲同學(xué)組裝的實(shí)驗(yàn)裝置如圖（a）所示，請(qǐng)寫出該裝置中的錯(cuò)誤或不妥之處．（寫出兩處即可）
①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接交流電源；
②小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．
（2）乙同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖（b）所示的實(shí)驗(yàn)裝置，通過(guò)改變重物的質(zhì)量，利用計(jì)算機(jī)可得滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象．兩同學(xué)合作在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實(shí)驗(yàn)，得到了兩條a-F圖線，如圖（c）所示．
①圖線甲一定是在軌道左側(cè)抬高成為斜面情況下得到的（選填“甲”或“乙”）；
②滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量M=0.5kg；滑塊和軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2．

Answer 1

分析 （1）解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)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)．
（2）知道滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象斜率等于滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量的倒數(shù)，對(duì)滑塊受力分析，根據(jù)牛頓第二定律求解．

解答 解：（1）該裝置中的錯(cuò)誤或不妥之處：
①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接交流電源；
②小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，如果小車靠近滑輪，打出來(lái)的紙帶數(shù)據(jù)很短，不利于數(shù)據(jù)處理分析．
（2）由圖象甲可知，當(dāng)F=0時(shí)，a≠0．也就是說(shuō)當(dāng)繩子上沒(méi)有拉力時(shí)小車就有加速度，該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中平衡摩擦力過(guò)大，即傾角過(guò)大，平衡摩擦力時(shí)木板的右端墊得過(guò)高．所以圖線甲是在軌道左側(cè)抬高成為斜面情況下得到的．
根據(jù)F=ma得a=$\frac{F}{m}$，所以滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象斜率等于滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量的倒數(shù)．
由圖形乙得加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象斜率k=2，
所以滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量m=0.5Kg 
由圖形乙得，在水平軌道上F=1N時(shí)，加速度a=0，
根據(jù)牛頓第二定律得：F-μmg=0
解得：μ=0.2
故答案為：（1）①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接交流電源；②小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；（2）①甲；②0.5；0.2

點(diǎn)評(píng) 本題第二問(wèn)通過(guò)作出兩個(gè)量的圖象，然后由圖象去尋求未知量與已知量的關(guān)系．運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)和物理量之間關(guān)系式結(jié)合起來(lái)求解，難度適中．