Question

6．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．

（1）為了消除小車與水平木板之間摩擦力的影響應(yīng)采取的做法是C．
A．將木板帶滑輪的那一端適當墊高，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻速運動
B．將木板帶滑輪的那一端適當墊高，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻加速運動
C．將木板固定打點計時器的那一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運動
D．將木板固定打點計時器的那一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻加速運動
（2）如圖2所示，在紙帶上取7個計數(shù)點A、B、C、D、E、F、G，兩相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T=0.10s，用刻度尺量出AB=1.50cm，BC=3.88cm，CD=6.26cm，DE=8.67cm，EF=11.08cm，F(xiàn)G=13.49cm，則小車運動的加速度大小a=2.4m/s²，打紙帶上C點時小車的瞬時速度大小V_C=0.51m/s．（結(jié)果保留二位有效數(shù)字）．
（3）某組同學實驗得出數(shù)據(jù)，畫出a～F圖象如圖3所示，那么該組同學實驗中出現(xiàn)的問題可能是平衡摩擦力過度
（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(yīng)滿足的關(guān)系為m＜＜M．

Answer 1

分析 1、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數(shù)據(jù)處理以及注意事項．
為了消除小車與水平木板之間摩擦力的影響應(yīng)采取做法是將不帶滑輪的木板一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運動．
2、根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上C點時小車的瞬時速度大�。�
3、實驗時應(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．
4、小車受到的拉力F不等于重物的重力，設(shè)重物的質(zhì)量m，小車的質(zhì)量M，拉力F=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，只有當m＜＜M時，F(xiàn)才近似等于mg．

解答 解：（1）為了消除小車與水平木板之間摩擦力的影響應(yīng)采取做法是，將不帶滑輪的木板一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運動，以使小車的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小車的合力就是繩子的拉力．所以選項C正確．
故選：C．
（2）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)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，得：
x₄-x₁=3a₁T² 
x₅-x₂=3a₂T² 
 x₆-x₃=3a₃T² 
為了更加準確的求解加速度，我們對三個加速度取平均值，得：
a=$\frac{1}{3}$（a₁+a₂+a₃）=$\frac{{x}_{DG}-{x}_{AD}}{9{T}^{2}}=\frac{0.0867+0.1108+0.1349-0.0626-0.0388-0.015}{0.09}$=2.4m/s²
根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上C點時小車的瞬時速度大小．
v_C=$\frac{{x}_{BD}}{2T}=\frac{0.0388+0.0626}{0.2}$=0.51m/s
（3）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造成的．
（4）根據(jù)牛頓第二定律得：
對m：mg-F_拉=ma
對M：F_拉=Ma
解得：F_拉=$\frac{mMg}{m+M}=\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$
當m＜＜M時，即當鉤碼的總重力要遠小于小車的重力，繩子的拉力近似等于鉤碼的總重力．
故答案為：（1）C；（2）2.4；0.51；（3）平衡摩擦力過度；（4）m＜＜M．

點評 該題考查在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中的注意事項：將不帶滑輪的木板一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運動；把長木板的一端墊得過高，使得傾角偏大，會導致重力沿斜面向下的分力增大，摩擦力減小等現(xiàn)象，這些我們都要從學過的力學知識中解決．