Question

19．圖甲為“探究加速度與物體受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，沙和沙桶的總質(zhì)量為m，小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量為M．實(shí)驗(yàn)中用沙和沙桶總重力的大小作為細(xì)線對(duì)小車(chē)?yán)�力的大�。?br />
（1）實(shí)驗(yàn)中，為了使細(xì)線對(duì)小車(chē)的拉力等于小車(chē)所受的合外力，先調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板一端滑輪的高度，使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行．接下來(lái)還需要進(jìn)行的一項(xiàng)操作是B
A．將長(zhǎng)木板水平放置，讓小車(chē)連著已經(jīng)穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電，調(diào)節(jié)m的大小，使小車(chē)在沙和沙桶的牽引下運(yùn)動(dòng)，從打出的紙帶判斷小車(chē)是否做勻速運(yùn)動(dòng)．
B．將長(zhǎng)木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨龋�讓小�?chē)連著已經(jīng)穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，撤去沙和沙桶，給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電，輕推小車(chē)，從打出的紙帶判斷小車(chē)是否做勻速運(yùn)動(dòng)．
C．將長(zhǎng)木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨�，撤去沙和沙桶，輕推小車(chē)，判斷小車(chē)是否做勻速運(yùn)動(dòng)．
（2）實(shí)驗(yàn)中要進(jìn)行質(zhì)量m和M的選取，以下最合理的一組是C
A．M=200g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
B．M=200g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
C．M=400g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
D．M=400g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
（3）圖乙是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，A、B、C、D、E、F、G為7個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出．量出相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為：S_AB=4.22cm、S_BC=4.65cm、S_CD=5.08cm、S_DE=5.49cm、S_EF=5.91cm、S_FG=6.34cm．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz，則小車(chē)的加速度a=0.42m/s²（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）．
（4）由本實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)作出小車(chē)的加速度a與沙和沙桶總重力F的關(guān)系圖象，與本實(shí)驗(yàn)相符合的是C
（5）若利用圖甲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在實(shí)際情況中，沙和沙桶總重力大小大于（填“大于”、“小于”或“等于”）細(xì)線對(duì)小車(chē)?yán)�力的大�。疄榱藴p小誤差，要求沙和沙桶總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于（填“遠(yuǎn)大于”或“遠(yuǎn)小于”）小車(chē)質(zhì)量M．某實(shí)驗(yàn)小組對(duì)本實(shí)驗(yàn)的裝置進(jìn)行了改進(jìn)，他們利用如圖丁的裝置來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于（填“大于”、“小于”或“等于”）細(xì)線對(duì)小車(chē)?yán)�力的大�。?

Answer 1

分析 （1）小車(chē)下滑時(shí)受到重力、細(xì)線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應(yīng)平衡摩擦力；
（2）當(dāng)沙和沙桶總質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量，即m＜＜M時(shí)才可以認(rèn)為繩對(duì)小車(chē)的拉力大小等于沙和沙桶的重力；
（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，
（3）抓住實(shí)驗(yàn)中未平衡摩擦力確定正確的圖線．
（4）實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為沙和沙桶重力等于繩子的拉力，結(jié)合牛頓第二定律分析判斷實(shí)際拉力與沙和沙桶重力的關(guān)系

解答 解：（1）為了使細(xì)線對(duì)小車(chē)的拉力等于小車(chē)所受的合外力，先調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板一端滑輪的高度，使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行．接下來(lái)還需要進(jìn)行的一項(xiàng)操作是將長(zhǎng)木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨�，讓小�?chē)連著已經(jīng)穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電，輕推小車(chē)，從打出的紙帶判斷小車(chē)是否做勻速運(yùn)動(dòng)，即平衡摩擦力．故選B
（2）當(dāng)m＜＜M時(shí)，即當(dāng)沙和沙桶總質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量，繩子的拉力近似等于沙和沙桶的總重力．因此最合理的一組是C．
故選：C．
（3）相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為T(mén)=0.1s，
利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論△x=at²，得：
s_DE-s_AB=3a₁T²
s_EF-s_BC=3a₂T²
s_FG-s_CD=3a₃T²
為了更加準(zhǔn)確的求解加速度，我們對(duì)三個(gè)加速度取平均值得：
a=$\frac{1}{3}$（a₁+a₂+a₃）=$\frac{5.49cm+5.91cm+6.34cm-4.22cm-4.65cm-5.08cm}{（3×0.1s）_{\;}^{2}}$=$42cm/{s}_{\;}^{2}$=0.42m/s²    
（4）本實(shí)驗(yàn)未平衡小車(chē)的摩擦力，所以與實(shí)驗(yàn)相符的圖象是C
（5）在本實(shí)驗(yàn)中，我們認(rèn)為細(xì)線拉力的大小等于沙和沙桶（其總質(zhì)量為m）的總重力，而實(shí)際上細(xì)線的拉力：
mg-T=ma，
得：T=mg-ma，故細(xì)線的拉力小于沙和沙桶的總重力．
為了減小誤差，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)要求沙和沙桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量；
利用如圖丁的裝置來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)同一根繩子張力處處相同，實(shí)驗(yàn)中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于細(xì)線對(duì)小車(chē)的拉力
故答案為：（1）B       （2）C      （3）0.42     （4）C     （5）大于       遠(yuǎn)小于      等于

點(diǎn)評(píng) 要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的能力，只要真正掌握了實(shí)驗(yàn)原理就能順利解決此類(lèi)實(shí)驗(yàn)題目，而實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理都與實(shí)驗(yàn)原理有關(guān)，故要加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的學(xué)習(xí)和掌握．