Question

9．“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，部分實(shí)驗(yàn)器材的安裝如圖1所示．

（1）下列說(shuō)法正確的是BD．
A．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將沙和沙桶用細(xì)繩繞過(guò)定滑輪連接小車上
B．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將長(zhǎng)木板不帶定滑輪的一端墊起
C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開(kāi)小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源
D．實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)使小車和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大與沙和沙桶的總質(zhì)量
（2）如圖2所示，是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的記錄小車運(yùn)動(dòng)的紙帶．取A、B、C、D、E、F、G為計(jì)數(shù)點(diǎn)兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為T=0.10s．用刻度尺測(cè)量出各相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離分別為AB=1.50cm，BC=3.88cm，CD=6.26cm，DE=8.67cm，EF=11.08cm，F(xiàn)G=13.49cm．則小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小a=2.40m/s²．打紙帶上E點(diǎn)時(shí)，小車的瞬時(shí)速度大小v_E=0.99m/s．（結(jié)果均保留二位小數(shù)）．
（3）保持小車質(zhì)量不變時(shí)，某同學(xué)測(cè)得小車的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)如表所示．請(qǐng)?jiān)趫D3中作出a-F圖象．圖象不過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的原因可能是平衡摩擦力過(guò)度．

F/N	0.20	0.30	0.40	0.50	0.60
a/（m•s-2）	0.30	0.40	0.48	0.60	0.72

Answer 1

分析 （1）在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)控制變量法，先控制m一定，驗(yàn)證a與F成正比，再控制F一定，驗(yàn)證a與m成反比；實(shí)驗(yàn)中用勾碼的重力代替小車的合力，故要通過(guò)將長(zhǎng)木板左端墊高來(lái)平衡摩擦力和使小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤（包括盤中的砝碼）質(zhì)量來(lái)減小實(shí)驗(yàn)的誤差！實(shí)驗(yàn)時(shí)先接通電源后釋放紙帶；
（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過(guò)程中的平均速度，可以求出打紙帶上C點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大�。�
（3）①應(yīng)用描點(diǎn)法作圖，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描出對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，然后作出a-F圖象．
②實(shí)驗(yàn)時(shí)要平衡摩擦力，如果平衡摩擦力不夠，則圖象在F軸上截距不為零，如果過(guò)度平衡摩擦力，則圖象在a軸上截距不為零．

解答 解：（1）A、平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將繩從小車上拿去，輕輕推動(dòng)小車，是小車沿木板運(yùn)動(dòng)，通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出來(lái)的紙帶判斷小車是否勻速運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；
B、平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將長(zhǎng)木板不帶定滑輪的一端墊起，讓小車的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，故B正確；
C、實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先放開(kāi)小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，由于小車運(yùn)動(dòng)較快，可能會(huì)使打出來(lái)的點(diǎn)很少，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，故C錯(cuò)誤；
D、當(dāng)m＜＜M時(shí)，即當(dāng)沙和沙桶的總重力要遠(yuǎn)小于小車和砝碼的重力，繩子的拉力近似等于砝碼和小桶的總重力，故D正確．
故選：BD．
（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²可得：
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(yùn)動(dòng)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(zhǔn)確的求解加速度，我們對(duì)三個(gè)加速度取平均值，
a=$\frac{1}{3}$（a₁+a₂+a₃）代入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)解得：a=2.40m/s²，
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過(guò)程中的平均速度，可以求出打紙帶上E點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大�。�
v_C=$\frac{{x}_{DF}}{2T}=\frac{0.0867+0.1108}{0.2}$=0.99m/s
（3）應(yīng)用描點(diǎn)法作圖，先根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對(duì)應(yīng)點(diǎn)，然后根據(jù)各點(diǎn)作出a-F圖象，圖象如圖所示．
由a-F圖象可知，圖線不過(guò)原點(diǎn)，當(dāng)F=0時(shí)，加速度不為零，即平衡摩擦力過(guò)度．
故答案為：（1）BD；（2）2.40；0.99；（3）如圖所示；平衡摩擦力過(guò)度．

點(diǎn)評(píng) 解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)．
要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的能力，在平時(shí)練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的理解與應(yīng)用．