Question

15．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中，某同學使用了如圖1所示的裝置，計時器打點頻率為50Hz．

（1）對于該實驗下列說法正確的是ABE
A．該實驗采用的實驗方法是控制變量法
B．連接砝碼盤和小車的細繩應與長木板保持平行
C．平衡摩擦力時，應將砝碼盤及盤內(nèi)砝碼通過定滑輪栓在小車上
D．懸掛物的質(zhì)量應遠小于小車和砝碼的質(zhì)量，目的是使小車緩慢移動
E．實驗結(jié)果采用a-$\frac{1}{m}$坐標作圖，是為了根據(jù)圖象直觀地作出判斷
（2）該同學得到一條紙帶，在紙帶上取連續(xù)的五個點，如圖2所示，自A點起，相鄰兩點間的距離分別為10.00mm、12.00mm、14.00mm、16.00 mm，則小車的加速度為5.00m/s²．（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
（3）該同學通過數(shù)據(jù)的處理作出了a-F圖象如圖3所示． 圖中的力F理論上指B，而實驗中卻用A表示．（選填字母符號）    A．砂和砂桶的重力      B．繩對小車的拉力
（4）a-F圖中的直線不過原點的原因是平衡摩擦力過度（木板傾角過大），圖線發(fā)生彎曲的原因是平衡摩擦力過度（木板傾角過大）；．

Answer 1

分析 （1）“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗采用控制變量法，實驗了減小實驗誤差，懸掛物的質(zhì)量應遠小于車和砝碼的總質(zhì)量，實驗需要平衡摩擦力，但不能過度，實驗中使用圖象法處理，可以減小誤差，采用a-$\frac{1}{m}$坐標作圖，是為了根據(jù)圖象直觀地作出判斷二者是否成正比關(guān)系．
（2）紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的兩個推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度．
（3）圖2中的力F理論上指繩子對小車的拉力，而實驗中卻用砂和砂桶的重力；
（4）直線發(fā)生彎曲，由圖可以看出圖象的斜率逐漸減小，結(jié)合實驗原理分析原因．

解答 解：（1）A、由于該實驗涉及的物理量較多，因此該實驗采用的是控制變量法研究加速度、質(zhì)量、合力三者之間的關(guān)系；，故A正確；
B、若連接砝碼盤和小車的細繩與長木板不保持平行，則繩子的拉力分力等于小車的外力，這樣導致誤差增大，故B正確；
C、平衡摩擦力時不能將砝碼盤及盤內(nèi)砝碼通過定滑輪系在小車上，故C錯誤．
D、實驗要求懸掛重物的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，只有這樣才能認為重物的重力大小等于小車所受的合外力大小，故D錯誤；
E、實驗中使用圖象法處理，可以減小誤差，采用a-$\frac{1}{m}$坐標作圖，是為了根據(jù)圖象直觀地作出判斷二者是否成正比關(guān)系，故E正確；
故選：ABE
（2）小車的加速度為a=$\frac{△x}{{t}_{\;}^{2}}$=$\frac{0.012-0.01}{0.0{2}_{\;}^{2}}$m/s²=5.00$m/{s}_{\;}^{2}$
（3）圖2中的力F理論上指繩子對小車的拉力，而實驗中卻用砂和砂桶的重力；
故選：B，A．
（4）平衡摩擦力時木板墊得過高則當拉力F等于0時，小車已經(jīng)產(chǎn)生力加速度，圖線在a軸上有截距，說明平衡摩擦力過度（木板傾角過大）；
圖中圖線上部發(fā)生彎曲的原因是隨著F的增大不再滿足鉤碼的質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量．
故答案為：（1）ABE；（2）5.00；（3）B，A；（4）平衡摩擦力過度（木板傾角過大）；平衡摩擦力過度（木板傾角過大）；

點評 解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項．其中平衡摩擦力的原因以及做法在實驗中應當清楚．