Question

18．“用DIS研究加速度與力的關(guān)系”的實驗裝置如圖a所示，實驗中用所掛鉤碼的重量作為細線對小車的拉力F，通過增加鉤碼的數(shù)量，多次測量，可得小車運動的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象．他們在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實驗，得到了兩條a-F圖線，如圖b所示

（1）圖線①（填“①”或者“②”）是在軌道右側(cè)抬高成為斜面情況下得到的．
（2）在軌道為斜面情況下，軌道傾斜的角度為θ=37°，則小車與軌道面的動摩擦因數(shù)μ=0.5  （已知sin 37°=0.6，cos 37°=0.8）．
（3）在軌道水平時，小車運動的阻力F₁=0.5N．
（4）圖b中，拉力F較大時，a-F圖線明顯彎曲，產(chǎn)生誤差，為避免此誤差可采取的措施是C（填選項字母）
A．調(diào)整軌道的傾角，在未掛鉤碼時使小車能在軌道上勻速運動
B．增加鉤碼數(shù)量的同時在小車上增加砝碼，使鉤碼的總質(zhì)量始終遠小于小車的總質(zhì)量
C．將無線力傳感器捆綁在小車上，再將細線連在力傳感器上，用力傳感器讀數(shù)代替鉤碼的重力
D．更換實驗中使用的鉤碼規(guī)格，采用質(zhì)量較小的鉤碼進行上述實驗．

Answer 1

分析 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操作細節(jié)；
根據(jù)a-F圖象的特點結(jié)合牛頓第二定律求解．
理解該實驗的實驗原理和數(shù)據(jù)處理以及注意事項，知道實驗誤差的來源．

解答 解：（1）由圖象可知，當(dāng)F=0時，a≠0．也就是說當(dāng)繩子上沒有拉力時小車就有加速度，該同學(xué)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(cè)抬高成為斜面情況下得到的．
（2）根據(jù)圖象F=0時，a=$2m/{s}_{\;}^{2}$，根據(jù)牛頓第二定律：mgsin37°-μmgcos37°=ma
即a=gsin37°-μgcos37°
2=6-μ8
解得：μ=0.5
（3）圖線②是在軌道水平時做的實驗，由圖象可知：當(dāng)拉力等于0.5N時，加速度恰好為零，即剛好拉動小車，此時F₁=F=0.5N
（4）隨著鉤碼的數(shù)量增大到一定程度時圖（b）的圖線明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是所掛鉤碼的總質(zhì)量太大，而我們把用鉤碼所受重力作為小車所受的拉力，所以消除此誤差可采取的簡便且有效的措施應(yīng)該測量出小車所受的拉力，即在鉤碼與細繩之間放置一力傳感器，得到力F的數(shù)值，在作出小車運動的加速度a和力傳感器讀數(shù)F的關(guān)系圖象，故選C．
故答案為：（1）①；（2）0.5；（3）0.5；（4）C

點評 對于實驗我們要明確實驗原理、具體實驗操作以及數(shù)據(jù)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(xué)習(xí)和訓(xùn)練．