Question

6．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量M關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，圖（a）為實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖．（交流電的頻率為50Hz）

（1）圖（b）所示為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，根據(jù)紙帶可求出小車(chē)的加速度大小為3.2m/s²．（保留兩位有效數(shù)字）
（2）若取小車(chē)質(zhì)量M=0.4kg，改變砂桶和砂的質(zhì)量m的值，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，以下m的值不合適的是BD（多選題）．
A．m₁=5g    B．m₂=1kg    C．m₃=10g    D．m₄=400g
（3）為了用細(xì)線的拉力表示小車(chē)受到的合外力，實(shí)驗(yàn)操作時(shí)必須首先平衡小車(chē)的摩擦力，該操作是否成功，判斷的依據(jù)是不掛砂桶時(shí)，小車(chē)在傾斜的木板上是否勻速運(yùn)動(dòng)．
（4）某同學(xué)在做加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，測(cè)得小車(chē)的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)如表所示：

F/N	0.20	0.30	0.40	0.50	0.60
a/（m•s-2）	0.11	0.19	0.29	0.40	0.51

①根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖（c）示的坐標(biāo)中作出a-F圖象；
②若甲、乙兩同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，由于沒(méi)有按照正確步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，處理數(shù)據(jù)后得出如圖（d）所示的a-F圖象．試分析甲、乙兩同學(xué)可能存在的問(wèn)題：
甲：平衡摩擦力時(shí)把長(zhǎng)木板抬得過(guò)高
乙：沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)逐差法△x=aT²可求出物體的加速度；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知當(dāng)砂和桶的總質(zhì)量m要遠(yuǎn)小于小車(chē)的總質(zhì)量M時(shí)，可將砂和桶的總重力看作小車(chē)的拉力；
（3）根據(jù)力的合成，要想小車(chē)受到的合外力等于細(xì)線的拉力，則其他力的合力為零，所以要平衡摩擦力；平衡摩擦力后不掛物體時(shí)小車(chē)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故打出的紙帶是均勻的；
（4）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)作出圖線，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理析甲、乙兩同學(xué)可能存在的問(wèn)題．

解答 解：（1）紙帶的運(yùn)動(dòng)方向向左，依次取四組數(shù)據(jù)為：x₁，x₂，x₃，x₄，
則加速度：a=$\frac{{x}_{4}+{x}_{3}-{x}_{2}-{x}_{1}}{4{T}^{2}}=\frac{0.0772+0.0721-0.0670-0.0619}{4×（0.04）^{2}}$=3.2m/s²．
  （2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知當(dāng)砂和桶的總質(zhì)量m要遠(yuǎn)小于小車(chē)的總質(zhì)量M時(shí)，可將砂和桶的總重力看作小車(chē)的拉力，一般認(rèn)為大于10倍為遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于，所以AC合適，BD不合適．
故選：BD
（3）根據(jù)力的合成，要想小車(chē)受到的合外力等于細(xì)線的拉力，則其他力的合力為零，所以要平衡摩擦力，即實(shí)驗(yàn)操作時(shí)必須首先平衡摩擦力；
平衡摩擦力后不掛物體時(shí)小車(chē)應(yīng)做勻速直線運(yùn)動(dòng)；
（4）①根據(jù)描點(diǎn)法作出圖象，如圖所示．

②圖線甲表明在小車(chē)的拉力為0時(shí)，小車(chē)的加速度大于0，說(shuō)明合外力大于0，說(shuō)明平衡摩擦力過(guò)大，即平衡摩擦力時(shí)把長(zhǎng)木板抬得過(guò)高．
圖線乙說(shuō)明在拉力大于0時(shí)，物體的加速度為0，說(shuō)明合外力為0，即繩子的拉力被摩擦力平衡了，即沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
故答案為：（1）3.2；（2）BD；（3）平衡小車(chē)的摩擦力，勻速；（4）①如圖所示；②平衡摩擦力時(shí)把長(zhǎng)木板抬得過(guò)高；沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

點(diǎn)評(píng) 實(shí)驗(yàn)問(wèn)題需要結(jié)合物理規(guī)律去解決．對(duì)于實(shí)驗(yàn)我們要清楚每一項(xiàng)操作存在的理由．比如為什么要平衡摩擦力等．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)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)．其中平衡摩擦力的原因以及做法在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)清楚