Question

12．利用如图1所示装置可以完成力学中的许多实验．

（1）以下说法正确的是BD．
A．利用此装置做“研究匀变速直线运动”的实验时，必须设法消除小车和木板间摩擦阻力的影响
B．利用此装置探究“加速度与力与质量的关系”时，通过增减小车上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板的倾斜度
C．利用此装置探究“加速度与质量的关系”时，并用图象法处理数据时，如果画出的a-m关系图象不是直线，就可确定加速度与质量成反比
D．利用此装置探究“功和速度变化的关系”实验时，应将木板带打点计时器的一端适当垫高，这样做可以消除小车运动时摩擦阻力的影响
（2）某同学利用此装置探究“加速度与力的关系”，通过实验测量作出了图中的A图线，如图2所示，试分析：
①A图线不通过坐标原点的原因是没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；
②A图线上部弯曲的原因是不满足小车的质量远远大于钩码的质量．

Answer 1

分析 （1）利用图示小车纸带装置可以完成很多实验，在研究匀变速直线运动时不需要平衡摩擦力，在探究“小车的加速度与质量的关系”和探究“功与速度变化的关系”实验时，需要平衡摩擦力，在探究“小车的加速度a与力F的关系”时，根据牛顿第二定律求出加速度a的表达式，不难得出当钧码的质量远远大于小车的质量时，加速度a近似等于g的结论．
（2）探究加速度与力、质量的关系时：①要平衡摩擦力，不平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，小车受到的合力小于小桶的重力，a-F图象不过原点，在F轴上有截距．
②在小车质量远大于小桶及砝码质量的情况下，可以近似认为小车受到的合力等于小桶与砝码的重力，如果小车质量没有远大于小桶与砝码的质量，小车受到的合力明显小于小桶与砝码的重力，如果仍然认为小车受到的合力等于小桶与砝码的重力，则加速度与力不成正比，a-F图象不是直线，而是一条曲线．

解答 解：（1）A、此装置可以用来研究匀变速直线运动，但不需要平衡摩擦力，故A错误．
B、利用此装置探究“加速度与质量的关系”，通过增减小车上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度，故B正确．
C、曲线的种类有双曲线、抛物线、三角函数曲线等多种，所以若a-m图象是曲线，不能断定曲线是双曲线，即不能断定加速度与质量成反比，应画出a-$\frac{1}{m}$图象，故C错误．
D、探究“功与速度变化的关系”实验时，需要平衡摩擦力，方法是将木板带打点计时器的一端适当垫高，这样做的目的是利用小车重力沿斜面分力补偿小车运动中所受阻力的影响，从而小车受到的合力即为绳子的拉力，故D正确．
故选：BD．
（2）①开始当小车挂上重物时，加速度却为零，线性图象不通过坐标原点，故导致图象不过原点的原因是木板倾角偏小．即说明操作过程中没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足．
②随着重物质量不断的增大，已经不满足小车的质量远远大于钩码的质量，所以图象出现弯曲．
故答案为：（1）BD；（2）①没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；②不满足小车的质量远远大于钩码的质量．

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．