Question

2．如圖甲所示為“探究加速度和力的關(guān)系”的實驗裝置．
①除了圖甲中所示的儀器以外，還有以下器材可供選擇：

A．低壓直流電源  B．低壓交流電源  C．秒表   D．天平  E．刻度尺    F．彈簧秤
完成實驗，還應(yīng)選取實驗器材的編號是BDE．
②在實驗中采用控制變量法，保持小車的總質(zhì)量不變；用鉤碼所受的重力作為小車所受合外力．
③改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測量．某次實驗根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)畫出圖乙所示a-F圖線，分析OA段可得出的實驗結(jié)論是在質(zhì)量不變的條件下，加速度與合外力成正比．
④圖線的AB段明顯偏離直線，此誤差的主要原因是C．
A．小車與軌道之間存在摩擦     B．導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)
C．所掛鉤碼的總質(zhì)量太大       D．所用小車的質(zhì)量太大
⑤某同學(xué)利用實驗中打出的紙帶求加速度，處理方案有兩種：a．利用公式a=$\frac{2x}{{t}^{2}}$計算；b．根據(jù)a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$利用逐差法計算．兩種方案中，你認(rèn)為方案b比較合理．（填“a”或“b”）

Answer 1

分析 根據(jù)實驗的具體操作步驟以及所要測量的數(shù)據(jù)，即可明確所需器材．控制實驗所控制的變量，分析圖象，根據(jù)圖象特點得出實驗結(jié)論；根據(jù)實驗注意事項分析圖象偏離直線的原因．

解答 解：①電磁打點計時器需要低壓交流電源，而不需要低壓直流電源，實驗需要測量物體運動的位移，需要刻度尺．
用鉤碼所受的重力作為小車所受合外力，需要用天平測出鉤碼的質(zhì)量，不需要彈簧秤．
由于打點計時器記錄通過所打點記錄了物體運動時間，因此不需要秒表．完成實驗，還應(yīng)選取實驗器材的編號是BDE．
②在實驗中采用控制變量法，保持小車的總質(zhì)量不變；用鉤碼所受的重力作為小車所受合外力．
③由圖象OA段可知，a與F成正比，即：在質(zhì)量不變的條件下，加速度與合外力成正比；
④以小車與鉤碼組成的系統(tǒng)為研究對象，系統(tǒng)所受的合外力等于鉤碼的重力m_鉤碼g，
由牛頓第二定律得：m_鉤碼g=（m_小車+m_鉤碼）a，小車的加速度a=$\frac{{m}_{鉤碼}}{{{m}_{小車}+m}_{鉤碼}}$g，
小車受到的拉力F=m_小車a=$\frac{{{m}_{鉤碼}m}_{小車}}{{{m}_{小車}+m}_{鉤碼}}$g，當(dāng)m_鉤碼＜＜m_小車時，
可以認(rèn)為小車受到的合力等于鉤碼的重力，如果鉤碼的質(zhì)量太大，
則小車受到的合力小于鉤碼的重力，實驗誤差較大，a-F圖象偏離直線，故C正確．
故選：C．
⑤紙帶開始一段點分布密集，若利用公式a=$\frac{2x}{{t}^{2}}$計算，計算加速度的大小，誤差較大，因此用勻變速直線運動的結(jié)論△x=aT²求加速度的大小，故b合理．
故答案為：①BDE；②小車的總質(zhì)量；③在質(zhì)量不變的條件下，加速度與合外力成正比；④C；⑤b

點評 本題考查了控制變量法的應(yīng)用、實驗數(shù)據(jù)處理、實驗誤差分析，實驗誤差分析是本題的難點；應(yīng)知道當(dāng)砝碼質(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重力．