Question

2．如圖所示為“探究加速度與物體受力與質(zhì)量的關(guān)系”實驗裝置圖，圖中A為小車，B為裝有砝碼的托盤，C為一端帶有定滑輪的長木板，固定在小車尾部的紙帶穿過電火花打點計時器，計時器接50HZ交流電．小車的質(zhì)量為m₁，托盤（及砝碼）的質(zhì)量為m₂．  

（1）下列說法正確的是AD．   
A．每次改變小車質(zhì)量時，不用重新平衡摩擦力   
B．實驗時應(yīng)先釋放小車后接通電源 
C．本實驗m₂應(yīng)遠大于m₁   
D．在用圖象探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時，應(yīng)作a-$\frac{1}{{m}_{1}}$圖象 
（2）實驗時，某同學(xué)由于疏忽，遺漏了平衡摩擦力這一步驟，他得到的a-F圖象可能是圖中的圖線丙．（選填“甲”、“乙”、“丙”）   
（3）如圖所示為某次實驗得到的紙帶，紙帶中相鄰計數(shù)點間的距離已標(biāo)出，相鄰計數(shù)點間還有四個點沒有畫出．由此可求得小車的加速度大小0.49m/s²．（結(jié)果保留二位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）實驗時需要提前做的工作有兩個：①平衡摩擦力，且每次改變小車質(zhì)量時，不用重新平衡摩擦力，因為f=mgsinθ=μmgcosθ，m約掉了．②讓小車的質(zhì)量M遠遠大于小桶（及砝碼）的質(zhì)量m，因為實際繩子的拉力F=Ma=$\frac{M}{m+M}$mg，故應(yīng)該是m＜＜M，而當(dāng)m不再遠遠小于M時a=$\frac{mg}{m+M}$=$\frac{g}{1+\frac{M}{m}}$隨m的增大物體的加速度逐漸減小且無限趨近于g．
（2）如果沒有平衡摩擦力的話，就會出現(xiàn)當(dāng)有拉力時，物體不動的情況．
（3）小車做的是勻加速直線運動，可由△x=at²求解加速度．

解答 解：（1）A、平衡摩擦力，假設(shè)木板傾角為θ，則有：f=mgsinθ=μmgcosθ，m約掉了，故不需要重新平衡摩擦力．故A正確．
B、實驗時應(yīng)先接通電源后釋放小車，故B錯誤．
C、讓小車的質(zhì)量m₁遠遠大于小桶（及砝碼）的質(zhì)量m₂，因為：繩子的拉力F=m₁a=$\frac{{m}_{1}}{{m}_{2}+{m}_{1}}$m₂g，故應(yīng)該是m₂＜＜m₁，而當(dāng)m₂不再遠遠小于m₁時a=$\frac{{m}_{2}g}{{m}_{2}+{m}_{1}}$=$\frac{g}{1+\frac{{m}_{1}}{{m}_{2}}}$隨m₂的增大物體的加速度逐漸增大且無限趨近于g，故C錯誤．
D、F=ma，所以：a=$\frac{1}{{m}_{1}}$F，當(dāng)F一定時，a與$\frac{1}{{m}_{1}}$成正比，故D正確．
故選：AD．
（2）遺漏了平衡摩擦力這一步驟，就會出現(xiàn)當(dāng)有拉力時，物體不動的情況．故圖線為丙．
（3）設(shè)第1段位移為：x₁，第2段位移為：x₂，
計時器打點的時間間隔為0.02s．從比較清晰的點起，每兩測量點間還有4個點未畫出，說明時間間隔T=0.1s
由△x=aT²得：
即：0.49×10^-2=a×0.1²
解得：a=0.49m/s²
故答案為：（1）AD；（2）丙；（3）0.49．

點評 會根據(jù)實驗原理分析分析為什么要平衡摩擦力和讓小車的質(zhì)量M遠遠大于小桶（及砝碼）的質(zhì)量m，且會根據(jù)原理分析實驗誤差．紙帶的處理在高中實驗中用到多次，需要牢固的掌握．