Question

3．某实验小组利用如图1所示的装置探究加速度与力、质量的关系．
（1）下列做法中正确的是AD（填字母代号）．
A．调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行
B．调节木板倾斜度以平衡小车受到的摩擦力时，将装有沙子的小桶通过定滑轮拴在小车上
C．实验时，先放开小车再接通打点计时器的电源
D．通过增减小车上的砝码改变质量时，不需要重新平衡摩擦力
（2）实验中为减小系统误差，应使小车和砝码的总质量远大于（填“远小于”，“远大于”或“等于”）沙子和桶的质量．
（3）某次实验中计时器在纸带上依次打出一系列的点，取A、B、C、D、E四个计数点，距离如图2所示，每两个计数点间还有四个点未画出，且计时器打点周期为0.02s，则打C点的瞬间，小车的速度大小为0.11m/s，小车运动的加速度a=0.20m/s²．（计算结果均保留两位有效数字）

（4）某同学由实验数据画出如图3的a-F图象，其中F₀和-a₀分别是图线与横轴、纵轴的交点．由图象可知该同学实验时小车和砝码的总质量M=$\frac{{F}_{0}}{{a}_{0}}$（用图中的已知量字母表示）．

Answer 1

分析 （1）解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和操作细节；
（2）当m＜＜M时，即当砝码和小桶的总重力要远小于小车的重力，绳子的拉力近似等于砝码和小桶的总重力；
（3）根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上C点时小车的瞬时速度大小．根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT²可以求出加速度的大小；
（4）a-F图象斜率的倒数表示质量，根据图象求解．

解答 解：（1）A、调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行，故A正确；
B、平衡摩擦力时，应将绳从小车上拿去，轻轻推动小车，是小车沿木板运动，通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动，故B错误；
C、实验时，应先放开小车，再接通打点计时器电源，由于小车运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理，故C错误；
D、每次改变小车的质量时，小车的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力，故D正确．
故选：AD．
（2）当m＜＜M时，即当砝码和小桶的总重力要远小于小车的重力，绳子的拉力近似等于砝码和小桶的总重力；
（3）根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，
得：v_c=$\frac{{x}_{BD}}{2T}=\frac{0.01+0.012}{0.2}$═0.11m/s
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT²可以求出加速度的大小，
得：a=$\frac{△x}{{T}^{2}}=\frac{0.002}{0.01}$=0.20m/s²．
（4）根据牛顿第二定律得：a=$\frac{F}{M}$，则a-F图象斜率的倒数表示质量，则由图象可知该同学实验时小车和砝码的总质量M=$\frac{{F}_{0}}{{a}_{0}}$
故答案为：（1）AD；（2）远大于；（3）0.11；0.20；（4）$\frac{{F}_{0}}{{a}_{0}}$

点评 解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项，然后熟练应用物理规律来解决实验问题，难度适中．