Question

7．某實驗小組利用如圖所示的實驗裝置探究加速度與力、阻力的關系．

（1）下列做法正確的是AD（選填字母代號）．
A．調節(jié)滑輪的高度，使牽引木塊的細繩與長木板保持平行
B．在調節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時，將裝有砝碼的砝碼桶通過定滑輪拴在木塊上
C．實驗時，先放開木塊再接通打點計時器的電源
D．通過增減木塊上的砝碼改變質量時，不需要重新調節(jié)木板傾斜度
（2）為使砝碼桶及桶內砝碼的總重力在數(shù)值上近似等于木塊運動時受到的拉力，應滿足的條件是砝碼桶的總質量遠小于木塊和木塊上砝碼的總質量（選填：“遠大于”“遠小于”或“近似等于”）．
（3）改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復測量，在某次實驗中根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)可畫出a-F關系圖線（如圖2所示）．
①分析此圖線的OA段可得出的實驗結論是加速度a與小車受到的合力F成正比；
②此圖線的AB段明顯偏離直線、造成此誤差的主要原因是C；
A．小車與軌道之間存在摩擦
B．導軌保持了水平狀態(tài)
C．所掛鉤碼的總質量太大
D．所用小車的質量太大
③甲、乙兩同學在同一實驗室，各取該套裝置放在水平桌面上，木塊上均不放砝碼，在沒有平衡摩擦力的情況下，研究加速度α與拉力F的關系，分別得到了如圖3中所示的甲、乙兩條直線，設甲、乙用的木塊質量分別為m_甲、m_乙，甲、乙用的木塊與木板間的動摩擦因數(shù)分別為μ_甲、μ_乙，由圖可知，m_甲＜m_乙，μ_甲＞μ_乙（選填“大于”“小于”或“等于”）．

Answer 1

分析 （1）實驗要保證拉力等于小車受力的合力，要平衡摩擦力，細線與長木板平行；實驗過程中，只需平衡一次摩擦力；實驗開始先接通電源后釋放木塊
（2）砝碼桶及桶內砝碼加速下降，失重，拉力小于重力，加速度越大相差越大，故需減小加速度，即減小砝碼桶及桶內砝碼的總質量；
（3）①探究加速度與力的關系，應控制小車的質量保持不變；平衡摩擦力后用鉤碼的重力作為小車受到的合力；
②控制實驗所控制的變量，分析圖象，根據(jù)圖象特點得出實驗結論；根據(jù)實驗注意事項分析圖象偏離直線的原因．
③a-F圖象的斜率表示加速度的倒數(shù)；求解出加速度與拉力F的表達式后結合圖象分析得到動摩擦因素情況．

解答 解：（1）A、調節(jié)滑輪的高度，使牽引木塊的細繩與長木板保持平行，否則拉力不會等于合力，故A正確；
B、在調節(jié)模板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時，不應懸掛“重物”，故B錯誤；  
C、打點計時器要“早來晚走”即實驗開始時先接通打點計時器的電源待其平穩(wěn)工作后再釋放木塊，而當實驗結束時應先控制木塊停下再停止打點計時器，故C錯誤； 
D、平衡摩擦力后，有mgsinθ=μmgcosθ，即μ=tanθ，與質量無關，故通過增減木塊上的砝碼改變質量時，不需要重新調節(jié)木板傾斜度，故D正確；
故選：AD
（2）按照教材上的理論若以砝碼桶及砝碼作為小木塊的外力，則有 a=$\frac{mg}{M}$，而實際實驗過程中砝碼桶及砝碼也與小木塊一起做勻加速運動，即對砝碼桶及砝碼有mg-T=ma，對小木塊有T=Ma．綜上有：小物塊的實際的加速度為 a=$\frac{mg}{M+m}$，只有當m＜＜M時，才能有效的保證實驗的準確性；
（3）①由圖象OA段可知，a與F成正比，即：在小車質量一定時，加速度a與小車受到的合力F成正比；
②以小車與鉤碼組成的系統(tǒng)為研究對象，系統(tǒng)所受的合外力等于鉤碼的重力m_鉤碼g，
由牛頓第二定律得：mg=（m+M）a，木塊的加速度a=$\frac{mg}{M+m}$g，
木塊受到的拉力F=Ma=$\frac{Mm}{M+m}$g，當m＜＜M時，
可以認為木塊受到的合力等于桶的重力，如果砝碼桶的質量太大，
則木塊受到的合力小于砝碼桶的重力，實驗誤差較大，a-F圖象偏離直線，故C正確．
③當沒有平衡摩擦力時有：T-f=ma，故a=$\frac{1}{m}$T-μg，即圖線斜率為$\frac{1}{m}$，縱軸截距的大小為μg．
觀察圖線可知m_甲＜m_乙，μ_甲＞μ_乙；
故答案為：（1）AD；（2）遠小于；      （3）①加速度a與小車受到的合力F成正比       ②C       ③＜＞

點評 本題主要考察“驗證牛頓第二定律”的實驗，要明確實驗原理，特別是要明確系統(tǒng)誤差的來源，知道減小系統(tǒng)誤差的方法