Question

2．如圖甲所示為“探究加速度和力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，還應(yīng)選取實(shí)驗(yàn)器材的編號(hào)是BDE．
②在實(shí)驗(yàn)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(cè)量．某次實(shí)驗(yàn)根據(jù)測(cè)得的多組數(shù)據(jù)畫(huà)出圖乙所示a-F圖線，分析OA段可得出的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(jì)算；b．根據(jù)a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$利用逐差法計(jì)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(shí)驗(yàn)的具體操作步驟以及所要測(cè)量的數(shù)據(jù)，即可明確所需器材．控制實(shí)驗(yàn)所控制的變量，分析圖象，根據(jù)圖象特點(diǎn)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論；根據(jù)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)分析圖象偏離直線的原因．

解答 解：①電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要低壓交流電源，而不需要低壓直流電源，實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)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(cè)出鉤碼的質(zhì)量，不需要彈簧秤．
由于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄通過(guò)所打點(diǎn)記錄了物體運(yùn)動(dòng)時(shí)間，因此不需要秒表．完成實(shí)驗(yàn)，還應(yīng)選取實(shí)驗(yàn)器材的編號(hào)是BDE．
②在實(shí)驗(yàn)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(duì)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(shí)，
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(shí)驗(yàn)誤差較大，a-F圖象偏離直線，故C正確．
故選：C．
⑤紙帶開(kāi)始一段點(diǎn)分布密集，若利用公式a=$\frac{2x}{{t}^{2}}$計(jì)算，計(jì)算加速度的大小，誤差較大，因此用勻變速直線運(yùn)動(dòng)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(diǎn)評(píng) 本題考查了控制變量法的應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)誤差分析，實(shí)驗(yàn)誤差分析是本題的難點(diǎn)；應(yīng)知道當(dāng)砝碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時(shí)，可以認(rèn)為小車受到的拉力等于鉤碼重力．