Question

17．“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中，某組同學(xué)制定實驗方案、選擇實驗器材且組裝完成，在接通電源進行實驗之前，實驗裝置如圖1所示．

（1）下列對此組同學(xué)操作的判斷正確的是BCD
A．打點汁時器不應(yīng)該固定在長木板的最右端，而應(yīng)該固定在靠近定滑輪的那端，即左端．
B．打點汁時器不應(yīng)使用干電池．應(yīng)使用低壓交流電源
C．實驗中不應(yīng)該將長木板水平放置，應(yīng)該在右端墊起合適的高度，平衡小車的摩擦力
D．小車初始位囂不應(yīng)該離打點汁時器太遠，而應(yīng)該靠近打點計時器放置
（2）保持小車質(zhì)量不變，改變砂和砂桶質(zhì)量，該同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F圖線如圖2，該圖線不通過原點，明顯超出偶然誤差范圍，其主要原因是平衡摩擦力過度．
（3）砂和砂桶質(zhì)量mB小車質(zhì)量M時，才可以認(rèn)為細繩對小車的拉力F的大小近似等于砂和砂桶的重力
A．遠大于
B．遠小于
C．接近（相差不多）
D．大于
（4）某同學(xué)順利地完成了實驗．某次實驗得到的紙帶如圖3所示，紙帶中相鄰計數(shù)點間的 距離已標(biāo)出，相鄰計數(shù)點間還有四個點沒有畫出．由此可求得打點1時小車的速度是0.26m/s．小車的加速度大小0.50m/s²．（結(jié)果保留二位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）打點計時器應(yīng)固定在沒有定滑輪的一端，打點計時器使用交流了電；實驗時應(yīng)平衡摩擦力；開始時小車應(yīng)靠近打點計時器．
（2）平衡摩擦力時，如果木板墊起的太高，過平衡摩擦力，小車重力平行于木板方向的分力大于小車受到的摩擦力，在不施加拉力時，小車已經(jīng)有加速度，a-F圖象不過坐標(biāo)原點，在a軸上有截距．
（3）砂與砂桶的質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量時，細線對小車的拉力近似等于砂和砂桶的重力．
（4）做勻變速運動的物體在某段時間內(nèi)的平均速度等于該段時間中間時刻的瞬時速度；做勻變速運動的物體在相鄰的相等時間間隔內(nèi)的位于之差是定值，△x=at²，據(jù)此求出紙帶的加速度．

解答 解：（1）A、打點汁時器應(yīng)該固定在長木板沒有定滑輪的右端，故A錯誤；
B、打點汁時器不應(yīng)使用干電池．應(yīng)使用低壓交流電源，故B正確；
C、實驗中不應(yīng)該將長木板水平放置，應(yīng)該在右端墊起合適的高度，平衡小車的摩擦力，故C正確；
D、小車初始位囂不應(yīng)該離打點汁時器太遠，而應(yīng)該靠近打點計時器放置，故D正確；
故選：BCD．
（2）由圖2所示a-F圖象可知，圖象不過原點，在a軸上有截距，這說明在不加拉力時，小車已經(jīng)具有加速度，這是由于平衡摩擦力時木板墊的過高，木板傾角過大，平衡摩擦力過度造成的．
（3）砂和砂桶質(zhì)量m遠小于小車質(zhì)量M時，才可以認(rèn)為細繩對小車的拉力F的大小近似等于砂和砂桶的重力，故B正確．
（4）計數(shù)點間的時間間隔t=0.02×5=0.1s，小車做勻變速運動，
打點1時小車的速度v₁=$\frac{{x}_{1}+{x}_{2}}{2t}=\frac{0.024+0.0289}{0.2}$≈0.26m/s；
小車做勻變速直線運動，△x=at²，小車加速度a=$\frac{{x}_{3}-{x}_{1}}{2{t}^{2}}=\frac{0.0339-0.024}{0.02}$≈0.50m/s²．
故答案為：（1）BCD；（2）平衡摩擦力過度；（3）B；（4）0.26；0.50

點評 要知道驗證牛頓第二定律實驗的注意事項，要會處理實驗數(shù)據(jù)，能根據(jù)打出的紙帶求出物體的加速度、物體的瞬時速度．