Question

9．“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗，部分實驗器材的安裝如圖1所示．

（1）下列說法正確的是BD．
A．平衡摩擦力時，應(yīng)將沙和沙桶用細繩繞過定滑輪連接小車上
B．平衡摩擦力時，應(yīng)將長木板不帶定滑輪的一端墊起
C．實驗時，先放開小車，再接通打點計時器的電源
D．實驗時，應(yīng)使小車和砝碼的總質(zhì)量遠大與沙和沙桶的總質(zhì)量
（2）如圖2所示，是打點計時器打下的記錄小車運動的紙帶．取A、B、C、D、E、F、G為計數(shù)點兩個相鄰計數(shù)點之間的時間間隔為T=0.10s．用刻度尺測量出各相鄰計數(shù)點間的距離分別為AB=1.50cm，BC=3.88cm，CD=6.26cm，DE=8.67cm，EF=11.08cm，F(xiàn)G=13.49cm．則小車運動的加速度大小a=2.40m/s²．打紙帶上E點時，小車的瞬時速度大小v_E=0.99m/s．（結(jié)果均保留二位小數(shù)）．
（3）保持小車質(zhì)量不變時，某同學測得小車的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)如表所示．請在圖3中作出a-F圖象．圖象不過坐標原點的原因可能是平衡摩擦力過度．

F/N	0.20	0.30	0.40	0.50	0.60
a/（m•s-2）	0.30	0.40	0.48	0.60	0.72

Answer 1

分析 （1）在“驗證牛頓第二定律”的實驗中，通過控制變量法，先控制m一定，驗證a與F成正比，再控制F一定，驗證a與m成反比；實驗中用勾碼的重力代替小車的合力，故要通過將長木板左端墊高來平衡摩擦力和使小車質(zhì)量遠大于小盤（包括盤中的砝碼）質(zhì)量來減小實驗的誤差！實驗時先接通電源后釋放紙帶；
（2）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，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C點時小車的瞬時速度大小；
（3）①應(yīng)用描點法作圖，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在坐標系中描出對應(yīng)的點，然后作出a-F圖象．
②實驗時要平衡摩擦力，如果平衡摩擦力不夠，則圖象在F軸上截距不為零，如果過度平衡摩擦力，則圖象在a軸上截距不為零．

解答 解：（1）A、平衡摩擦力時，應(yīng)將繩從小車上拿去，輕輕推動小車，是小車沿木板運動，通過打點計時器打出來的紙帶判斷小車是否勻速運動，故A錯誤；
B、平衡摩擦力時，應(yīng)將長木板不帶定滑輪的一端墊起，讓小車的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，故B正確；
C、實驗時，應(yīng)先放開小車，再接通打點計時器電源，由于小車運動較快，可能會使打出來的點很少，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，故C錯誤；
D、當m＜＜M時，即當沙和沙桶的總重力要遠小于小車和砝碼的重力，繩子的拉力近似等于砝碼和小桶的總重力，故D正確．
故選：BD．
（2）根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可得：
設(shè)A到B之間的距離為x₁，以后各段分別為x₂、x₃、x₄、x₅、x₆，
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：
x₄-x₁=3a₁T² 
x₅-x₂=3a₂T² 
x₆-x₃=3a₃T² 
為了更加準確的求解加速度，我們對三個加速度取平均值，
a=$\frac{1}{3}$（a₁+a₂+a₃）代入實驗數(shù)據(jù)解得：a=2.40m/s²，
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E點時小車的瞬時速度大�。�
v_C=$\frac{{x}_{DF}}{2T}=\frac{0.0867+0.1108}{0.2}$=0.99m/s
（3）應(yīng)用描點法作圖，先根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)在坐標系內(nèi)描出對應(yīng)點，然后根據(jù)各點作出a-F圖象，圖象如圖所示．
由a-F圖象可知，圖線不過原點，當F=0時，加速度不為零，即平衡摩擦力過度．
故答案為：（1）BD；（2）2.40；0.99；（3）如圖所示；平衡摩擦力過度．

點評 解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項．
要提高應(yīng)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(chǔ)知識的理解與應(yīng)用．