Question

8．為了“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，現(xiàn)提供如圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置．請(qǐng)思考探究思路并回答下列問題：
（1）為了消除小車與水平木板之間摩擦力的影響應(yīng)采取做法是C
A．將不帶滑輪的木板一端墊高適當(dāng)，使小車在鉤碼拉動(dòng)下恰好做勻速運(yùn)動(dòng)
B．將不帶滑輪的木板一端適當(dāng)墊高，使小車在鉤碼拉動(dòng)下恰好做勻加速運(yùn)動(dòng)
C．將不帶滑輪的木板一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運(yùn)動(dòng)
D．將不帶滑輪的木板一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻加速運(yùn)動(dòng)
（2）在“探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，得到一條打點(diǎn)的紙帶，如圖乙所示，已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T，且間距x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆已量出，則小車加速度的表達(dá)式為a=$\frac{{x}_{4}+{x}_{5}+{x}_{6}-{x}_{3}-{x}_{2}-{x}_{1}}{9{T}^{2}}$；
（3）消除小車與水平木板之間摩擦力的影響后，可用鉤碼總重力代替小車所受的拉力，此時(shí)鉤碼質(zhì)量m與小車總質(zhì)量M之間應(yīng)滿足的關(guān)系為m＜＜M；
（4）在“探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)，保持砝碼質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量m，得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3	4	5
小車加速度a/ms-2	0.77	0.38	0.25	0.19	0.16
小車質(zhì)量m/kg	0.20	0.40	0.60	0.80	1.00

為了驗(yàn)證猜想，請(qǐng)?jiān)谙铝凶鴺?biāo)系中作出最能直觀反映a與m之間關(guān)系的圖象．

Answer 1

分析 （1）解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(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)，了解平衡摩擦力的方法；
（2）利用逐差法可以求出加速度的大�。�
（3）根據(jù)牛頓第二定律，求出小車實(shí)際的拉力大小，然后和mg進(jìn)行比較，可以得出結(jié)論；
（4）根據(jù)所提供數(shù)據(jù)，采用描點(diǎn)法，可以正確的畫出圖象．

解答 解：（1）將不帶滑輪的木板一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運(yùn)動(dòng)，以使小車的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小車的合力大小等于繩子的拉力，故ABD錯(cuò)誤，C正確．
故選：C．
（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論△x=aT²，有：
${x}_{6}{-x}_{3}=3{a}_{1}{T}^{2}$①
${x}_{5}{-x}_{2}=3{a}_{2}{T}^{2}$②
${x}_{4}{-x}_{1}=3{a}_{3}{T}^{2}$③
 $a=\frac{1}{2}（{a}_{1}+{a}_{2}+{a}_{3}）$④
聯(lián)立①②③④解得：$a=\frac{{x}_{4}+{x}_{5}+{x}_{6}-{x}_{3}-{x}_{2}-{x}_{1}}{9{T}^{2}}$．
（3）根據(jù)牛頓第二定律得：
對(duì)m：mg-F_拉=ma
對(duì)M：F_拉=Ma
解得：${F}_{拉}=\frac{mMg}{m+M}$，由此可知當(dāng)m＜＜M時(shí)，即當(dāng)鉤碼的總重力要遠(yuǎn)小于小車的重力，繩子的拉力近似等于鉤碼的總重力．
（4）能直觀反映a與m之間關(guān)系，作出a-$\frac{1}{m}$圖象，據(jù)所提供數(shù)據(jù)，采用描點(diǎn)法得出圖象如下所示：
故答案為：
（1）C；
（2）$\frac{{x}_{4}+{x}_{5}+{x}_{6}-{x}_{3}-{x}_{2}-{x}_{1}}{9{T}^{2}}$；
（3）m＜＜M；
（4）如圖所示．

點(diǎn)評(píng) 做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)的兩個(gè)前提：平衡摩擦力和M＞＞m要明確．從紙帶上求解加速度和速度是高中實(shí)驗(yàn)中常用的方法一定要熟練掌握．