Question

在《探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》實(shí)驗(yàn)中
（1）某小組同學(xué)用如圖1所示裝置，采用控制變量方法，來研究在小車質(zhì)量不變的情況下，小車加速度與小車受力的關(guān)系．下列措施中正確的是

 

A．平衡摩擦力的方法就是將木板一端墊高，在塑料小桶中添加砝碼，使小車在繩的拉力作用下能勻速滑動(dòng)
B．每次改變小車所受的拉力時(shí)，不需要重新平衡摩擦力
C．實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先放小車，然后再開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源
D．在每次實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)使小車和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和小桶的總質(zhì)量
（2）如圖2所示是某一次打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條記錄小車運(yùn)動(dòng)的紙帶．取計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G．紙帶上兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T=0.10s，用刻度尺測(cè)量出各相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)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(yùn)動(dòng)的加速度大小a=

 

m/s²，打紙帶上C點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小v_C=

 

m/s．（結(jié)果保留二位有效數(shù)字）
（3）某同學(xué)測(cè)得小車的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)如下表所示：（小車質(zhì)量保持不變）

F/N	0.20	0.30	0.40	0.50	0.60
a/m/s2	0.30	0.40	0.48	0.60	0.72

①請(qǐng)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在（圖3）坐標(biāo)圖上作出a-F圖象
②圖象不過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因可能是

 

．

Answer 1

分析：（1）探究加速度與力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要平衡摩擦力，平衡摩擦力時(shí)，要求小車在無動(dòng)力的情況下平衡摩擦力，不需要掛任何東西．平衡摩擦力時(shí)，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：mgsinθ=μmgcosθ，可以約掉m，只需要平衡一次摩擦力．操作過程是先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再放開小車．
（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上C點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大�。�
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)平衡摩擦力，沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，a-F圖象在F軸上有截距；平衡摩擦力過度，在a-F圖象的a軸上有截距．

解答：解：（1）A、實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要平衡摩擦力，平衡摩擦力的方法就是，小車與紙帶相連，小車前面不掛小桶，把小車放在斜面上給小車一個(gè)初速度，看小車能否做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；
B、平衡摩擦力時(shí)，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：mgsinθ=μmgcosθ，可以約掉m，只需要平衡一次摩擦力，每次改變拉小車的拉力后都不需要重新平衡摩擦力，故B正確；
C、為了提高紙帶的利用率，在紙帶上盡量多的打點(diǎn)，因此實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源，后放開小車，故C誤；    
D、每次實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)使小車和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和小桶的總質(zhì)量，故D正確；
故選：BD．
（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(zhǔn)確的求解加速度，我們對(duì)三個(gè)加速度取平均值，得：
a=

1

3

（a₁+a₂+a₃）=

XDG-XAD

9T2

=

(0.0867+0.1108+0.1349)-(0.0626+0.0388+0.015)

9×0．12

=2.4m/s²
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上C點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大�。�
v_C=

XBD

2T

=

0.0388+0.0626

2×0.1

=0.51m/s；
（3）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)圖上運(yùn)用描點(diǎn)法作出a-F圖象

由圖象可知，a-F圖象在a軸上有截距，這是由于平衡摩擦力過度或木板一端墊得過高造成的．
故答案為：
（1）BD；
（2）2.4，0.51；
（3）①如上圖所示，②平衡摩擦過度或木板一端墊得過高．

點(diǎn)評(píng)：對(duì)于實(shí)驗(yàn)我們要明確實(shí)驗(yàn)原理、具體實(shí)驗(yàn)操作以及數(shù)據(jù)處理等，同時(shí)要清楚每一項(xiàng)操作存在的理由，比如為什么要平衡摩擦力，為什么要先接通電源后釋放紙帶等．
該題考查在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)：將不帶滑輪的木板一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運(yùn)動(dòng)；同時(shí)會(huì)求瞬時(shí)速度與加速度，學(xué)會(huì)通過描點(diǎn)作圖象，注意單位的統(tǒng)一與正確的計(jì)算．