Question

3．探究加速度與力的關(guān)系裝置如圖所示，帶滑輪的長(zhǎng)木板水平放置，細(xì)繩通過(guò)兩滑輪分別與彈簧秤掛鉤和沙桶連接，細(xì)線與桌面平行．將木塊放在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端，緩慢向沙桶中添加細(xì)沙，直到木塊開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，記下木塊運(yùn)動(dòng)后彈簧秤的示數(shù)F，通過(guò)紙帶求出木塊運(yùn)動(dòng)的加速度a．將木塊放回原處，向沙桶中添加適量細(xì)沙，釋放木塊獲取多組a、F數(shù)據(jù)．

（1）關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的操作，以下說(shuō)法正確的是AB
A．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)先閉合打點(diǎn)計(jì)時(shí)器開(kāi)關(guān)，再釋放木塊
B．通過(guò)緩慢添加細(xì)沙，可以方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
C．每次添加細(xì)沙后，需測(cè)出沙及沙桶的質(zhì)量
D．實(shí)驗(yàn)過(guò)程要確保沙及沙桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于木塊的質(zhì)量
（2）某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做出了兩個(gè)a-F圖象如圖2所示，正確的是B；由圖象可知，木塊所受的滑動(dòng)摩擦力大小大小為$2{F}_{0}^{\;}$；若要作出木塊的加速度與合力的關(guān)系，需要對(duì)圖象進(jìn)行修正．修正后的橫坐標(biāo)F_合應(yīng)該等于2F$-2{F}_{0}^{\;}$（用F、F₀表示）．

Answer 1

分析 （1）該實(shí)驗(yàn)不需要測(cè)量沙及沙桶的質(zhì)量，繩子的拉力由彈簧秤直接測(cè)量，不需要滿足沙及沙桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于木塊．
（2）根據(jù)牛頓第二定律得出a與F的關(guān)系式，結(jié)合關(guān)系式得出正確的圖線．
（3）根據(jù)加速度等于零求出彈簧的拉力，從而求出此時(shí)的滑動(dòng)摩擦力，根據(jù)牛頓第二定律得出加速度與合力的關(guān)系式，從而得出修正后的橫坐標(biāo)．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該先接通電源后釋放紙帶，故A正確．
B、通過(guò)緩慢添加細(xì)沙，可以方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，故B正確．
C、繩子的拉力可以通過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出，不需要測(cè)量砂及沙桶的質(zhì)量，也不需要保證沙及沙桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于木塊．故C、D錯(cuò)誤．
故選：AB．
（2）小車(chē)所受的拉力等于2倍的彈簧秤拉力，可以直接測(cè)量得出，根據(jù)牛頓第二定律得，a=$\frac{2F-f}{m}$=$\frac{2}{m}F-\frac{1}{m}f$，故正確的圖線是B．
當(dāng)彈簧拉力為F₀時(shí)，小車(chē)開(kāi)始滑動(dòng)，可知滑動(dòng)摩擦力f=2F₀．
根據(jù)牛頓第二定律得，a=$\frac{2F-f}{m}=\frac{2F-2{F}_{0}^{\;}}{m}$，所以修正后的橫坐標(biāo)F_合應(yīng)該等于2F-2F₀．
故答案為：（1）AB；（2）B；2F₀，2F-2F₀

點(diǎn)評(píng) 本題實(shí)驗(yàn)源于課本實(shí)驗(yàn)，但是又不同于課本實(shí)驗(yàn)，關(guān)鍵要理解實(shí)驗(yàn)的原理，注意該實(shí)驗(yàn)不需要測(cè)量砂及沙桶的質(zhì)量，也不需要保證沙及沙桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于木塊．