Question

20．如圖1所示，為“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗裝置圖．圖1中A為小車，B為砝碼及砝碼盤，C為一端帶有定滑輪的長木板，小車通過紙帶與打點計時器相連，計時器接50Hz交流電．小車A的質(zhì)量為m₁，砝碼及砝碼盤B的質(zhì)量為m₂．

（1）下列說法正確的是D．
A．每次改變小車質(zhì)量時，應(yīng)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，他測量得到的a-F圖象，可能是圖2中的圖線丙．（選填“甲”“乙”或“丙”）
（3）如圖3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為0.49m/s²．（結(jié)果保留兩位有效數(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，因為實際上繩子的拉力F=Ma=$\frac{Mg}{M+m}$mg，故應(yīng)該是m＜＜M，而當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)當有拉力時，物體不動的情況；
（3）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�。�

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錯誤．
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M遠遠大于小桶（及砝碼）的質(zhì)量m，因為實際上繩子的拉力F=Ma=$\frac{{m}_{1}}{{m}_{1}+{m}_{2}}$m₂g，故應(yīng)該是m₂＜＜m₁，故C錯誤．
D：F=ma，所以：a=$\frac{1}{{m}_{1}}$F，當F一定時，a與$\frac{1}{{m}_{1}}$成正比，故D正確．
（2）遺漏了平衡摩擦力這一步驟，就會出現(xiàn)當有拉力時，物體不動的情況．故圖線為丙．
（3）由于每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點沒有畫出，所以相鄰的計數(shù)點間的時間間隔T=0.1s，
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：a=$\frac{0.0289-0.0240}{0.01}$=0.49m/s²．
故答案為：（1）D；（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．