Question

4．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中：

①某組同學(xué)用如圖1所示裝置，采用控制變量的方法，來研究在小車質(zhì)量不變的情況下，小車的加速度與小車受到的合外力的關(guān)系．下列措施中需要并且正確的是ACD（多選）
A．首先要平衡摩擦力，使小車受到的合力就是細(xì)繩對小車的拉力
B．每次改變拉小車的拉力后都需要重新平衡摩擦力
C．實驗中通過在塑料桶中增加砝碼來改變小車受到的拉力
D．每次小車都要從同一位置開始運動
E．實驗中應(yīng)先釋放小車，然后再接通打點計時器的電源
②實驗中，用打點計時器記錄紙帶運動的時間，計時器所用電源頻率為50HZ．打點計時器打出的一條紙帶如圖2所示，A、B、C、D、E、F、G為我們在紙帶上所選的計數(shù)點，每相鄰的兩個計數(shù)點之間有四個小點未畫出，已知AB=5.00cm，BC=7.10cm，CD=9.10cm，DE=11.00cm，EF=12.90cm，F(xiàn)G=15.10cm．根據(jù)紙帶計算小車的加速度a=1.98m/s²（計算結(jié)果保留3位有效數(shù)字）
③某組同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，畫出a-F圖象如圖3所示，那么該組同學(xué)實驗中出現(xiàn)的問題可能是B
A．實驗中未平衡摩擦力
B．實驗中平衡摩擦力時長木板傾角太大
C．實驗中繩子拉力方向沒有跟長木板平行
D．實驗中小車質(zhì)量發(fā)生變化．

Answer 1

分析 探究加速度與力的關(guān)系實驗時，需要平衡摩擦力，平衡摩擦力時，要求小車在無動力的情況下平衡摩擦力，不需要掛任何東西．平衡摩擦力時，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：mgsinθ=μmgcosθ，可以約掉m，只需要平衡一次摩擦力．操作過程是先接通打點計時器的電源，再放開小車．小車的加速度應(yīng)根據(jù)打出的紙帶求出．
能夠知道相鄰的計數(shù)點之間的時間間隔．利用勻變速直線運動的推論，作差法求解加速度．

解答 解：（1）A、實驗首先要平衡摩擦力，使小車受到合力就是細(xì)繩對小車的拉力，故A正確；
B、由于平衡摩擦力之后有Mgsinθ=μMgcosθ，故tanθ=μ．所以無論小車的質(zhì)量是否改變，小車所受的滑動摩擦力都等于小車的重力沿斜面的分力，改變小車質(zhì)量即改變拉小車?yán)�，不需要重新平衡摩擦力；故B錯誤；
C、實驗中，要保證塑料桶和所添加砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，這樣才能使得塑料桶和所添加砝碼的總重力近似等于細(xì)繩對小車的拉力，所以實驗中通過在塑料桶中增加砝碼來改變小車受到的拉力，故C正確；
D、每次小車都需要要從同一位置開始運動，故D正確；
E、實驗中應(yīng)先接通電源，后放開小車，故E錯誤；
故選：ACD．
（2）根據(jù)a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$ 得：
a=$\frac{{x}_{DG}-{x}_{AD}}{9{T}^{2}}$=$\frac{（0.151+0.129+0.11）-（0.091+0.071+0.05）}{9×0．{1}^{2}}$=1.98m/s²．
（3）從圖1可知在拉力F=0時物體的加速度不為0，即合外力不為0，圖1縱軸的截距大于0，
說明在無拉力的情況下物體的加速度大于0，即在平衡摩擦力時，長木板傾角過大（平衡摩擦力過度）．故B正確，ACD錯誤；
故答案為：（1）ACD；（2）1.98；（3）B．

點評 該題考查了實驗注意事項、實驗數(shù)據(jù)處理分析，知道實驗原理及注意事項即可正確解題；探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗時，要平衡小車受到的摩擦力，不平衡摩擦力、或平衡摩擦力不夠、或過平衡摩擦力，小車受到的合力不等于鉤碼的重力．