Question

17．如圖甲所示為“探究加速度與物體受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置圖．圖中A為小車(chē)，質(zhì)量為m₁，連接在小車(chē)后面的紙帶穿過(guò)電火花計(jì)時(shí)器B，它們均置于水平放置的一端帶有定滑輪的足夠長(zhǎng)的木板上，p的質(zhì)量為m₂，C為固定的可讀數(shù)的拉力傳感器，實(shí)驗(yàn)時(shí)改變p的質(zhì)量，讀出拉力傳感器不同讀數(shù)F，不計(jì)繩與定滑輪、動(dòng)滑輪之間的摩擦．

（1）下列說(shuō)法正確的是ABD
A．A與定滑輪之間的細(xì)繩和長(zhǎng)木板必須保持平行   B．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源后釋放小車(chē)
C．實(shí)驗(yàn)中m₂應(yīng)遠(yuǎn)小于m₁                      D．拉力傳感器讀數(shù)小于$\frac{1}{2}$m₂g
（2）如圖乙為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，圖上注明了各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離的測(cè)量結(jié)果，由此可求得小車(chē)的加速度的大小是1.58m/s²交流電的頻率為50Hz，結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)，某同學(xué)由于疏忽，遺漏了平衡摩擦力這一步驟，他測(cè)量得到的a-F圖象，可能是如圖丙中的圖線(xiàn)C．

Answer 1

分析 （1）該實(shí)驗(yàn)必須要平衡摩擦；由于該實(shí)驗(yàn)的連接方式，小車(chē)是在繩的拉力下加速運(yùn)動(dòng)，故不要求重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量；由牛頓第二定律可求解測(cè)力計(jì)的讀數(shù)．
（2）根據(jù)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²求解加速度．
（3）如果沒(méi)有平衡摩擦力的話(huà)，就會(huì)出現(xiàn)當(dāng)有拉力時(shí)，物體不動(dòng)的情況．

解答 解：（1）A、A與定滑輪間的細(xì)繩和長(zhǎng)木板保持平行，否則拉力不會(huì)等于合力，故A正確；
B、為提高打點(diǎn)的個(gè)數(shù)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用都要求先接通電源后釋放小車(chē)，故B正確；
C、由于該實(shí)驗(yàn)的連接方式，重物和小車(chē)不具有共同的加速度，小車(chē)是在繩的拉力下加速運(yùn)動(dòng)，此拉力可由測(cè)力計(jì)示數(shù)獲得，不需要用重物的重力來(lái)代替，故不要求重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量，故C錯(cuò)誤；
D、由于重物向下加速度運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律：m₂g-2F=m₂a，解得：F=$\frac{{m}_{2}g-{m}_{2}a}{2}$＜$\frac{1}{2}$m₂g，故D正確；
故選：ABD．
（2）每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則T=0.1s，
根據(jù)作差法得：a=$\frac{{x}_{CF}-{x}_{OC}}{9{T}^{2}}=\frac{0.1071+0.091+0.0757-0.0595-0.044-0.028}{0.09}$=1.58m/s²
（3）若沒(méi)有平衡摩擦力，則當(dāng)F≠0時(shí)，a=0．也就是說(shuō)當(dāng)繩子上有拉力時(shí)小車(chē)的加速度還為0，所以可能是圖中的圖線(xiàn)C．
故答案為：（1）ABD；（2）1.58；（3）C

點(diǎn)評(píng) 本題第1問(wèn)選項(xiàng)C為易錯(cuò)選項(xiàng)，這個(gè)是課本參考實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)版，用這種方法可以準(zhǔn)確得到小車(chē)受到的合外力，而不需要用重物的重力來(lái)近似代替，是一個(gè)比課本參考方案更好的辦法，題目?jī)r(jià)值很高．