Question

10．在“探究加速度a与物体所受合力F及质量m之间的定量关系”的实验中，甲、乙两个实验小组分别采用不同的实验器材进行实验：
（1）实验小组甲采用图甲的实验装置探究加速度a与质量m之间的定量关系，图中A为小车（质量为m₁），B为电火花计时器，C为重物（质量为m₂），D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中把重物C的重量作为细绳对小车的拉力，则
①质量m₁、m₂应满足的关系是：m₁远大于m₂；（选填“远大于”或“远小于”）
②需要平衡摩擦力．（选填“需要”或“不需要”）
（2）实验小组乙探究加速度a与物体所受合力F之间的定量关系，他们在图甲的小车上固定了能将数据进行无线传输的拉力传感器，并将传感器的数据传输给计算机，可在计算机上直接读出绳对小车拉力F的大小，其它器材相同，则
①此实验装置不需要（选填“需要”或“不需要”）满足小组甲的条件①；
②通过实验数据画出a-F图象如图乙所示，图线不过坐标原点的主要原因可能是D
A．小车的质量m₁较小
B．重物的质量m₂较大
C．平衡摩擦力时木板的倾角偏小
D．平衡摩擦力时木板的倾角偏大
（3）图丙为某次实验得到的纸带，已知实验所用电源的频率为50Hz．根据纸带可求出小车的加速度大小为3.2m/s²．（结果保留两位有效数字）

Answer 1

分析 （1）要求在什么情况下才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力，需求出绳子的拉力，而要求绳子的拉力，应先以整体为研究对象求出整体的加速度，再以M为研究对象求出绳子的拉力，通过比较绳对小车的拉力大小和盘和盘中砝码的重力的大小关系得出只有m＜＜M时才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力．了解该实验的实验原理．了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项．
（2）图线不通过坐标原点，当加速度为某一值时，F为零，知平衡摩擦力过度．图线不通过坐标原点，当拉力为某一值时，a为零，知没有平衡摩擦力或倾角过小．
（3）运用匀变速直线运动的公式△x=at²去求解加速度．

解答 解：（1）以整体为研究对象有m₂g=（m₁+m₂）a
解得a=$\frac{{m}_{2}g}{{m}_{1}+{m}_{2}}$，
以M为研究对象有绳子的拉力F=m₁a=$\frac{{m}_{1}}{{m}_{1}+{m}_{2}}{m}_{2}g$，
显然只有m₁＞＞m₂时才可以认为绳对小车的拉力大小等于重物的重力．
实验中把重物C的重量作为细绳对小车的拉力，则需要平衡摩擦力，
（2）该实验中由于已经用传感器测出绳子拉力大小，不是将砝码和砝码盘的重力作为小车的拉力，故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量．
图线不通过坐标原点，当加速度为某一值时，F为零，知平衡摩擦力过度，故D正确．
故选：D；
（3）相邻计数点之间还有1个点，说明相邻的两个计数点时间间隔为0.04s
运用匀变速直线运动的公式△x=at²
a=$\frac{△x}{{T}^{2}}=\frac{0.067-0.0619}{0.0{4}^{2}}$=3.2m/s²；
故答案为（1）①远大于；（ ②需要；
（2）①不需要； ②D；  （3）3.2

点评 该题考查了实验注意事项、实验数据处理分析，知道实验原理及注意事项即可正确解题；探究加速度与力、质量的关系实验时，要平衡小车受到的摩擦力，不平衡摩擦力、或平衡摩擦力不够、或过平衡摩擦力，小车受到的合力不等于钩码的重力．