Question

19．圖1為“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗裝置示意圖，圖中打點計時器打點的時間間隔用T表示，小車及車中的砝碼的質(zhì)量用M表示，盤及盤中砝碼的質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車后面拖動的紙帶上打出的點計算得出，完成以下小題：

（1）實驗之前需要平衡摩擦力，平衡摩擦力的方法如下：將木板的右端的高度，讓小車在木板上運動，直到小車可以做勻速直線運動時為止
（2）如圖2，紙帶上有O、A、B、C、D、E和F等計數(shù)點，測得O到A的距離為s₁，A到B的距離分別為s₂，用s₁、s₂和T表示出：小車的加速度a=$\frac{{s}_{2}-{s}_{1}}{{T}^{2}}$，點A的瞬時速度v_A=$\frac{{s}_{1}+{s}_{2}}{2T}$；
（3）實驗時，保持盤及盤中砝碼的質(zhì)量一定，改變小車及車中砝碼的質(zhì)量，測出相應(yīng)的加速度，采用圖象法處理數(shù)據(jù)，為了較容易觀測加速度a與質(zhì)量M之間的關(guān)系，應(yīng)該做出a與$\frac{1}{M}$的圖象；
（4）某小組同學(xué)，在做實驗時忘記了平衡摩擦力，那么所得到的a-F圖象關(guān)系可能是圖3中哪一個？（a是小車的加速度，F(xiàn)是細(xì)線作用于小車的拉力）

Answer 1

分析 （1）實驗時，將有定滑輪的一端放在實驗桌邊，將小車靜止地放在水平長木板上，把木板不帶滑輪的一端慢慢墊高，當(dāng)小車帶動紙帶勻速下滑時說明平衡摩擦力．
（2）根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上A點時小車的瞬時速度大�。�
（3）為了得出a與M的關(guān)系，應(yīng)作a-$\frac{1}{M}$圖線．
（4）在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時，應(yīng)平衡摩擦力，平衡摩擦力時如果木板墊得過高，平衡摩擦力過度，小車受到的合力大于拉力，a-F圖象在a軸上有截距；如果沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，小車受到的合力小于拉力，a-F圖象在F軸上有截距．

解答 解：（1）實驗中必須對實驗裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)：將長木板有定滑輪的一端放在實驗桌邊，另一端抬起，調(diào)整高度，觀察小車（帶紙帶）在木板上的運動情況，直到小車做勻速直線運動為止，摩擦力得到平衡；
（2）根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，
a=$\frac{{s}_{2}-{s}_{1}}{{T}^{2}}$
根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上A點時小車的瞬時速度大小．
v_A=$\frac{{s}_{1}+{s}_{2}}{2T}$
（3）若作a-M圖線，圖線為曲線，無法得出a與M的關(guān)系，應(yīng)該作a-$\frac{1}{M}$圖線，a-$\frac{1}{M}$圖線是過原點的直線，知a與M成反比．
（4）在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時，應(yīng)平衡摩擦力，如果沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，小車受到的合力小于拉力，a-F圖象在F軸上有截距．故C正確．
故選：C
故答案為：（1）勻速直線；（2）$\frac{{s}_{2}-{s}_{1}}{{T}^{2}}$；$\frac{{s}_{1}+{s}_{2}}{2T}$；（3）$\frac{1}{M}$；（4）C

點評 要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實驗問題的能力，在平時練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識的理解與應(yīng)用．實驗時要平衡摩擦力，平衡摩擦力不足或過平衡摩擦力都是錯誤的．當(dāng)鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時，可以認(rèn)為小車受到的拉力等于鉤碼的重力．