Question

10．同學們在做探究加速度與物體質(zhì)量和合外力的關(guān)系的實驗：

（1）在接通電源進行實驗之前，某同學將實驗器材組裝如圖1所示．請你指出該裝置中錯誤或不妥之處：①打點計時器接的是直流電源；②實驗前小車應(yīng)靠近打點計時器．
（2）某同學為了使小車受到的合外力等于小桶和砂的總重量，他采用如下兩個措施：
①平衡摩擦力：將長木板無滑輪的一端下面墊一小木塊，反復(fù)移動木塊的位置，直到小車在小桶的拉動下帶動紙帶與小車一起做勻速直線運動；
②調(diào)整砂的多少，使砂和桶的總質(zhì)量m遠小于小車和砝碼的總質(zhì)量M．
以上哪一個措施中有重大錯誤①（填①或②）．如何改進？平衡摩擦力時，不應(yīng)用小桶拉動小車做勻速運動，應(yīng)讓小車自身下滑（即無動力）來平衡摩擦力即可．
（3）改正實驗裝置后，該同學順利完成實驗．圖2是他在實驗中得到的一條紙帶，圖2中相鄰兩計數(shù)點之間的時間間隔為0.1s，由圖2中的數(shù)據(jù)可算得小車的加速度a為0.20m/s²．
（4）某同學在探究加速度與物體的質(zhì)量以及外力關(guān)系的實驗中，當物體的質(zhì)量一定時，分別根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出了不同的實驗圖象，如圖3所示，下列說法中分析正確的是AD
A．形成圖甲的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過大
B．形成圖乙的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過小
C．形成圖丙的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過大
D．形成圖丁的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過�。�

Answer 1

分析 打點計時器使用的是交流電源，而干電池是直流電源．接通電源前，小車應(yīng)緊靠打點計時器，而在該圖中小車初始位置離打點計時器太遠．
在“驗證牛頓第二定律”的實驗中，為了使小車受到合外力等于小沙桶和沙的總重量，通常采用如下兩個措施：①平衡摩擦力：將長木板無滑輪的一端下面墊一小木塊，反復(fù)移動木塊的位置，直到小車在無動力的作用下帶動紙帶與小車一起做勻速直線運動；②調(diào)整沙的多少，使沙和小沙桶的總質(zhì)量m遠小于小車和砝碼的總質(zhì)量M．
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�。�
a-F圖象時縱軸有截距是平衡摩擦力時長木板傾角過大，橫軸有截距是平衡摩擦力時長木板傾角過小．

解答 解：（1）①打點計時器應(yīng)該用交變電流（圖中為直流電源）
②小車離定滑輪太近（離打點計器較遠），小車應(yīng)靠近打點計時器且打點計時器應(yīng)距左端較遠，這樣便于小車運動一段過程，從而能準確測量小車的加速度，減小誤差．
（2）①措施中有重大錯誤，平衡摩擦力時，不應(yīng)用小桶拉動小車做勻速運動，應(yīng)讓小車自身下滑（即無動力）來平衡摩擦力即可． 
（3）相鄰兩計數(shù)點之間的時間間隔為0.1s，
設(shè)第一個計數(shù)點到第二個計數(shù)點之間的距離為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）=$\frac{0.0404-0.0163-0.0163}{4×0.01}$m/s²=0.20m/s²
（4）A、由圖可知，當F=0時，a≠0，所以沒有作用力時，小車已經(jīng)有加速度，原因可能是平衡摩擦力時長木板傾角過大，故A正確，B錯誤；
C、由圖可知，當F≠0時，a=0，原因可能是平衡摩擦力時長木板傾角過小，故C錯誤，D正確；
故選：AD．
故答案為：（1）打點計時器接的是直流電源；實驗前小車應(yīng)靠近打點計時器；
（2）①；平衡摩擦力時，不應(yīng)用小桶拉動小車做勻速運動，應(yīng)讓小車自身下滑（即無動力）來平衡摩擦力即可．
（3）0.20
（4）AD

點評 實驗時需要注意的問題我們可以結(jié)合實驗原理記憶，明確實驗原理是處理實驗題的重中之重，從紙帶上求解速度和加速度是處理紙帶的兩個主要問題，一定要熟練掌握．