Question

【題目】某實驗小組設(shè)計了如圖甲所示實驗裝置探究“加速度與力的關(guān)系”已知小車的質(zhì)量為M，砝碼盤的質(zhì)量為，打點計時器使用的交流電頻率f=50Hz.

(1)探究方案的正確實驗步驟是_____________________.

A.將小車緊靠打點計時器，接通電源后放開小車，得到一條打點清晰的紙市由紙帶水得小車的加速度a；

B.調(diào)節(jié)長木板的傾角，輕推小車后，使小車能沿長木板向下做勻速運(yùn)動；

C.重新掛上細(xì)繩和砝碼盤，改變砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m，重復(fù)多次，得到多組m、a；

D.圖甲安裝好實驗裝置；

E.取下細(xì)繩和砝碼盤，記錄砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m；

(2）記錄數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)分析：

①實驗中打出的其中一條紙帶如圖乙所示，由該紙帶可求得小車的加速度a=_____m/s.(保留1位有效數(shù)字)

②實驗小組認(rèn)為小車受到的合外力F=mg，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)和紙帶，將計算得到的合外力和加速度填入設(shè)計的表中(表略).

③建立a-F坐標(biāo)系，利用②中得到的表中數(shù)據(jù)描點得到如圖丙所示的圖線.根據(jù)圖線，可得出：結(jié)論“小車加速度a與外力F成正比”是__________(選填“成立”或“不成立”)的.已知圖線延長線與橫軸的交點A的坐標(biāo)是(-0.08，0)，由此可知，______(填實驗中有關(guān)物理量的名稱)等于0.08N.(已知數(shù)據(jù)測量是準(zhǔn)確的)

(3)如果認(rèn)為小車受到的合外力等于砝碼盤和砝碼的總重力，即F=(+m)g.實驗中是否要求陸碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量?_________(選填“是”或“否”).

Answer 1

【答案】 DBEAC 0.9 不成立 鉤碼盤的重力 否

【解析】(1)按照實驗的先后順序操作為：按圖安裝好實驗裝置；調(diào)節(jié)長木板的傾角，輕推小車后，使小車能沿長木板向下做勻速運(yùn)動；取下細(xì)繩和砝碼盤，記錄砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m；將小車緊靠打點計時器，接通電源后放開小車，得到一條打點清晰的紙帶，由紙帶求得小車的加速度a；重新掛上細(xì)繩和砝碼盤，改變砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m，重復(fù)多次步驟，得到多組m、a，故步驟排列為：DBEAC.

(2)①由圖示紙帶可知，計數(shù)點間的時間間隔：t=0.02×5=0.1s，在勻變速直線運(yùn)動中連續(xù)相等時間內(nèi)的位移差為常數(shù)，即△x=at2，加速度： .

③由圖示圖象可知，圖象是不過原點的傾斜直線，a與F不成正比；

由圖象可知，當(dāng)F=0時，物體有加速度，這說明在計算小車所受的合外力時未計入砝碼盤的重力、砝碼盤的重力，圖線延長線與橫軸的交點可求出的物理量是砝碼盤的重力大小，砝碼盤的重力大小為0.08N．

(3)當(dāng)物體小車勻速下滑時有：mgsinθ=f+（m+m0）g，當(dāng)取下細(xì)繩和砝碼盤后，由于重力沿斜面向下的分力mgsinθ和摩擦力f不變，因此其合外力為（m+m0）g，由此可知該實驗中不需要砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量．