Question

14．某同學(xué)驗證物體質(zhì)量一定時加速度與合力的關(guān)系，實驗裝置如圖1所示，主要思路是，通過改變懸掛砂桶中細砂的質(zhì)量，改變小車所受拉力，并測得小車的加速度，將每組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點、連線．觀察圖線特點，得出實驗結(jié)論．

（1）下列敘述正確的是BD．
A．為減小誤差，實驗中一定要保證細砂和砂桶的質(zhì)量m遠大于小車的質(zhì)量M．
B．將帶滑輪的長木板右端墊高，以平衡摩擦力
C．小車靠近打點計時器．先釋放小車，再接通電源
D．改變砂桶中細砂的質(zhì)量，多打出幾條紙帶
（2）該同學(xué)通過實驗達到如圖2所示的a-F圖象，造成這一結(jié)果的原因是：在平衡摩擦力時長木板的傾角過大，圖中a₀表示的是未掛砂桶時小車的加速度（選填“懸掛砂桶”或“未懸掛砂桶”）．
（3）該同學(xué)得到如圖3所示的紙帶．已知打點計時器電源頻率為50Hz，A、B、C、D是在紙帶上選取的4個連續(xù)的計數(shù)點（每兩個計數(shù)點間有4個點未畫出），△S=S_CD-S_AB=1.60cm．請用△S的值計算出小車的加速度a=0.80m/s²（保留兩位有效數(shù)字）．

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；
（2）考查實驗時平衡摩擦力時出現(xiàn)的誤差問題，不是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，就是平衡摩擦力時過大．從圖上分析兩圖各是什么原因即可．
（3）依據(jù)逐差法可得小車加速度．

解答 解：（1）A、為減小誤差，實驗中一定要保證細砂和砂桶的質(zhì)量m遠小于小車的質(zhì)量M，故A錯誤；
B、為了使繩子的拉力等于小車受到的合外力，故需要將帶滑輪的長木板右端墊高，以平衡摩擦力，故B正確；
C、打點計時器運用時，都是先接通電源，待打點穩(wěn)定后再釋放紙帶，故C錯誤；
D、改變砂和砂桶質(zhì)量，即改變拉力的大小，打出幾條紙帶，研究加速度隨F變化關(guān)系，故D正確；
故選：BD．
（2）根據(jù)圖象（b）可知，當(dāng)沒有懸掛砂桶時，小車已經(jīng)產(chǎn)生加速度，由此可知在操作個過程中，平衡摩擦力過度即長木板的傾角過大，圖中a₀表示的是未掛砂桶時小車的加速度大�。�
（3）每兩個計數(shù)點間有4個點未畫出，則兩個計數(shù)點的時間間隔T=0.1s，
根據(jù)圖3可知：△S=S_CD-S_AB=2.80-1.20=1.60cm
根據(jù)S_CD-S_AB=2aT²得：a=$\frac{0.016}{0.02}=0.80m/{s}^{2}$．
故答案為：（1）BD；（2）長木板的傾角過大，未掛砂桶；（3）1.60，0.80

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)量遠大于鉤碼質(zhì)量的雙重條件下，才能用鉤碼重力代替小車所受的合力．