Question

12．為了“探究加速度與力、質量的關系”，現提供如圖1所示的實驗裝置，請思考探究思路并回答下列問題：
（1）為了消除小車與水平木板之間的摩擦力的影響應采取的做法是C
A、將木板不帶滑輪的一端適當墊高，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻速運動
B、將木板帶滑輪的一端適當墊高，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻速運動
C、將木板不帶滑輪一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運動
D、將木板不帶滑輪一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車能夠靜止在木板上
（2）在實驗中，得到一條打點的紙帶，如圖所示，已知相鄰計數點的時間間隔為T，且間距S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆已量出，則小車加速度的表達式為a=$\frac{（{s}_{4}+{s}_{5}+{s}_{6}）-（{s}_{1}+{s}_{2}+{s}_{3}）}{9{T}^{2}}$；

（3）有一組同學保持小車以及車中的砝碼質量一定，探究加速度a與所受外力F的關系，他們在軌道水平和傾斜兩種情況下分別做實驗，得到了兩條a-F圖線，如圖2所示，圖線①一定是在軌道傾斜情況下得到的（選填①或②）；小車以及車中的砝碼總質量m=0.5kg．

Answer 1

分析 （1）平衡摩擦力就是讓小車在無拉力的作用下做勻速直線運動，讓重力沿斜面的分力等于小車受到的摩擦力．
（2）根據勻變速直線運動的推論求出小車的加速度．
（3）由圖象可知，當F=0時，a≠0．也就是說當繩子上沒有拉力時小車就有加速度，該同學實驗操作中平衡摩擦力過大，即傾角過大，根據圖示圖象應用牛頓第二定律求出小車質量．

解答 解：（1）平衡摩擦力就是讓小車在無拉力的作用下做勻速直線運動，讓重力沿斜面的分力等于小車受到的摩擦力．所以平衡時應為：將不帶滑輪的木板一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運動，故C正確，故選：C；
（2）由勻變速直線運動的推論：△x=aT²可知，加速度為：a=$\frac{{s}_{4}-{s}_{1}+{s}_{5}-{s}_{2}+{s}_{6}-{s}_{3}}{9{T}^{2}}$=$\frac{（{s}_{4}+{s}_{5}+{s}_{6}）-（{s}_{1}+{s}_{2}+{s}_{3}）}{9{T}^{2}}$；
（3）由圖象可知，當F=0時，a≠0．也就是說當繩子上沒有拉力時小車就有加速度，該同學實驗操作中平衡摩擦力過大，即傾角過大，平衡摩擦力時木板的右端墊得過高．所以圖線①是在軌道右側抬高成為斜面情況下得到的．
由牛頓第二定律可知：a=$\frac{1}{m}$F，由圖示圖象可知，a-F圖象的斜率：k=$\frac{1}{m}$=$\frac{△a}{△F}$=$\frac{4-2}{1}$=2，小車質量：m=0.5kg；
故答案為：（1）C；（2）$\frac{（{s}_{4}+{s}_{5}+{s}_{6}）-（{s}_{1}+{s}_{2}+{s}_{3}）}{9{T}^{2}}$；（3）①；0.5．

點評 對于實驗我們要明確實驗原理、具體實驗操作以及數據處理等，同時要清楚每一項操作存在的理由，只有掌握好了基本知識和基本方法才能順利解決實驗題目，所以要重視基本知識和基本方法的學習和訓練．