Question

3．為了探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，現(xiàn)提供如圖1所示實驗裝置．請思考探究思路并回答下列問題：
（1）本實驗應用的實驗方法是C
A．假設(shè)法              B．理想實驗法    C．控制變量法
（2）為了消除小車與水平木板之間摩擦力的影響應采取的做法是C．
A．將木板不帶滑輪的一端適當墊高，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻速運動
B．將木板不帶滑輪的一端適當墊高，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻加速運動
C．將木板不帶滑輪的一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運動
D．將木板不帶滑輪的一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻加速運動

（3）某學生在平衡摩擦力時，不慎使長木板傾角偏大．則他所得到的a-F關(guān)系應該是上面圖2中的哪根圖線？答：C（圖中a是小車的加速度，F(xiàn)是細線作用于小車的拉力）．
（4）消除小車與水平木板之間摩擦力的影響后，要用鉤碼總重力代替小車所受的拉力，此時鉤碼質(zhì)量m與小車總質(zhì)量M之間應滿足的關(guān)系為m《M；
（5）一組同學在做加速度與質(zhì)量的關(guān)系實驗時，保持盤及盤中砝碼的質(zhì)量一定，改變小車及車中砝碼的質(zhì)量，測出相應的加速度，采用圖象法處理數(shù)據(jù)．為了比較容易地檢查出加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系，應該做a與$\frac{1}{M}$的圖象．
（6）某同學在實驗中得到的紙帶如圖3所示，已知實驗所用電源的頻率為50Hz．據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為3.2m/s²（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 該實驗采用控制變量法，實驗前應平衡摩擦力，平衡摩擦力時不能掛鉤碼；為了使得鉤碼的重力等于小車所受的拉力，則鉤碼的質(zhì)量應遠小于小車質(zhì)量．
為了直觀地得出a-M的關(guān)系，應作$a-\frac{1}{M}$圖線．
根據(jù)連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差是一恒量，運用逐差法求出小車的加速度．

解答 解：（1）探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，采用的實驗方法是控制變量法．
（2）為了消除小車與水平木板之間摩擦力的影響應采取的做法是將木板不帶滑輪的一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運動．故選：C．
（3）某學生在平衡摩擦力時，不慎使長木板傾角偏大．則F=0時，加速度a不為零，故選：C．
（4）對整體分析，加速度a=$\frac{mg}{M+m}$，隔離對小車分析，拉力T=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}=\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，要用鉤碼總重力代替小車所受的拉力，應滿足m《M．
（5）為了比較容易地檢查出加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系，應作出線性關(guān)系圖線，即作a-$\frac{1}{M}$圖線．
（6）根據(jù)△x=aT²，運用逐差法得，a=$\frac{{x}_{CE}-{x}_{AC}}{4{T}^{2}}=\frac{（7.21+7.72-6.19-6.70）×1{0}^{-2}}{4×0.0{4}^{2}}$=3.2m/s²．
故答案為：（1）C   （2）C   （3）C   （4）m《M   （5）$\frac{1}{M}$    （6）3.2

點評 在“驗證牛頓第二定律”的實驗用控制變量法，本實驗只有在滿足平衡摩擦力和小車質(zhì)量遠大于盤和砝碼質(zhì)量的雙重條件下，才能用盤和砝碼的總重力代替小車所受的合力．
掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度和加速度，關(guān)鍵是勻變速直線運動推論的運用．