Question

10．用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置做“探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)：
（1）下面列出了一些實(shí)驗(yàn)器材：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶滑輪的長(zhǎng)木板、墊塊、小車(chē)和砝碼、砂和砂桶．除以上器材外，還需要的實(shí)驗(yàn)器材有：ACD．
A．天平（附砝碼）            B．秒表
C．刻度尺（最小刻度為mm）  D．低壓交流電源
（2）實(shí)驗(yàn)中，需要平衡小車(chē)和紙帶運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的阻力，正確的做法是C．
A．小車(chē)放在木板上，把木板一端墊高，調(diào)節(jié)木板的傾斜程度，使小車(chē)在不受繩的拉力時(shí)沿木板做勻速直線運(yùn)動(dòng)．
B．小車(chē)放在木板上，掛上砂桶，把木板一端墊高，調(diào)節(jié)木板的傾斜程度，使小車(chē)在砂桶的作用下沿木板做勻速直線運(yùn)動(dòng)．
C．小車(chē)放在木板上，后面固定一條紙帶，紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．把木板一端墊高，調(diào)節(jié)木板的傾斜程度，使小車(chē)在不受繩的拉力時(shí)能拖動(dòng)紙帶沿木板做勻速直線運(yùn)動(dòng)．
（3）如圖2為某次實(shí)驗(yàn)紙帶，在相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間都有四個(gè)打點(diǎn)未畫(huà)出，用刻度尺測(cè)得：S₁=0.55cm，S₂=0.94cm，S₃=1.35cm，S₄=1.76cm，S₅=2.15cm，S₆=2.54cm．則，打下“3”點(diǎn)時(shí)小車(chē)的瞬時(shí)速度v₃=0.16m/s；小車(chē)的加速度a=0.40_ m/s²．（計(jì)算結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）

（4）另一小組在研究“小車(chē)質(zhì)量一定時(shí)，加速度與質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)，用改變砂的質(zhì)量的辦法來(lái)改變對(duì)小車(chē)的作用力F，然后根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)作出a-F圖象，如圖3所示．發(fā)現(xiàn)圖象既不過(guò)原點(diǎn)，末端又發(fā)生了彎曲，可能原因是B．
A．平衡摩擦力時(shí)，木板的傾斜角度過(guò)大，且砂和砂桶的質(zhì)量較大
B．平衡摩擦力時(shí)，木板的傾斜角度過(guò)小，且砂和砂桶的質(zhì)量較大
C．沒(méi)有平衡摩擦力，且小車(chē)質(zhì)量較大
D．平衡摩擦力時(shí)，木板的傾斜角度過(guò)小，且小車(chē)質(zhì)量較大．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)器材分析答題；
（2）實(shí)驗(yàn)前要把木板的一端墊高以平衡摩擦力，使小車(chē)受到的合力等于繩子的拉力；
（3）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過(guò)程中的平均速度．
（4）實(shí)驗(yàn)前要平衡摩擦力，砂與砂桶的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量，根據(jù)圖示圖象分析答題

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程需要測(cè)出小車(chē)質(zhì)量、砂與砂桶質(zhì)量，因此實(shí)驗(yàn)炫耀天平，處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)需要測(cè)出計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，實(shí)驗(yàn)需要毫米刻度尺，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要使用低壓交流電源，故選ACD；
（2）實(shí)驗(yàn)前要平衡摩擦力，平衡摩擦力時(shí)要把小車(chē)放在木板上，后面固定一條紙帶，紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．把木板一端墊高，調(diào)節(jié)木板的傾斜程度，使小車(chē)在不受繩的拉力時(shí)能拖動(dòng)紙帶沿木板做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故選C；
（3）相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1s
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過(guò)程中的平均速度
計(jì)數(shù)點(diǎn)3的速度為：${v}_{3}^{\;}=\frac{{s}_{3}^{\;}+{s}_{4}^{\;}}{2T}=\frac{1.35cm+1.76cm}{2×0.1s}=16cm/s=0.16m/s$
根據(jù)$△x=a{t}_{\;}^{2}$，得
$a=\frac{{s}_{4}^{\;}+{s}_{5}^{\;}+{s}_{6}^{\;}-{s}_{1}^{\;}-{s}_{2}^{\;}-{s}_{3}^{\;}}{9{T}_{\;}^{2}}$=$\frac{1.76cm+2.15cm+2.54cm-0.55cm-0.94cm-1.35cm}{9×（0.1s）_{\;}^{2}}$=$40cm/{s}_{\;}^{2}=0.40m/{s}_{\;}^{2}$
（4）圖象與橫軸相交，說(shuō)明需要用拉力平衡摩擦力，即沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠；小車(chē)受到的拉力$F=Ma=M\frac{mg}{M+m}=\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，當(dāng)m＜＜M時(shí)，即砂桶總重力遠(yuǎn)小于小車(chē)的重力，繩子的拉力近似等于砂桶的總重力，小車(chē)的加速度a與拉力F成正比，如果砂和小桶的總質(zhì)量太大，小車(chē)受到的拉力明顯小于砂桶重力，加速度與砂桶重力（小車(chē)受到的合力）不成正比，a-F圖象發(fā)生彎曲，不再是直線，故B正確；
故答案為：（1）ACD    （2）C   （3）0.16      0.40       （3）B

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)誤差分析等問(wèn)題；要掌握實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材與實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法；常常應(yīng)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)為方便實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，要選擇合適的物理量使作出的圖象為直線．