Question

14．在《探究加速度與力、質量的關系》實驗中采用如圖a所示的裝置．

（1）本實驗應用的實驗方法是C
A．假設法
B．理想實驗法
C．控制變量法
D．等效替代法
（2）下列說法中正確的是BD
A．平衡摩擦力時，應將盤及盤中的砝碼用細繩通過定滑輪系在小車上
B．每次改變小車的質量時，不需要重新平衡摩擦力
C．實驗時，先放開小車，再接通打點計時器電源
D．在每次實驗中，應使小車和砝碼的質量遠大于砂和小桶的總質量
（3）圖（b）是實驗中獲取的一條紙帶的一部分，其中0、1、2、3、4是計數(shù)點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個點（圖中未標出），計數(shù)點間的距離如圖所示．打“3”計數(shù)點時小車的速度大小為0.26m/s，由紙帶求出小車的加速度的大小a=0.50m/s²．（計算結果均保留2位有效數(shù)字）
（4）在“探究加速度與力的關系”時，保持小車的質量不變，改變小桶中砝碼的質量，該同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F關系圖線如圖（c）所示，該圖線不通過坐標原點，試分析圖線不通過坐標原點的原因為平衡摩擦力過度．

Answer 1

分析 （1）探究加速度與力、質量的關系，應采用控制變量法．
（2）平衡摩擦力時，要求小車在無動力的情況下平衡摩擦力，不需要掛任何東西．平衡摩擦力時，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：mgsinθ=μmgcosθ，可以約掉m，只需要平衡一次摩擦力．操作過程是先接通打點計時器的電源，再放開小車．
（3）根據(jù)勻變速直線運動中，某點的瞬時速度等于與它相鄰兩點間的平均速度，可以求出紙帶上5點時小車的瞬時速度大�。�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．
（4）實驗時應平衡摩擦力，沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，a-F圖象在F軸上有截距；平衡摩擦力過度，在a-F圖象的a軸上有截距

解答 解：（1）物體的加速度與力的大小、物體質量有關，探究加速度與力、質量的關系時，應采用控制變量法，故C正確．．
故選：C
（2）A、在該實驗中，我們認為繩子的拉力就等于小車所受的合外力，故在平衡摩擦力時，細繩的另一端不能懸掛盤及盤中的砝碼，故A錯誤．
B、由于平衡摩擦力之后有Mgsinθ=μMgcosθ，故tanθ=μ．所以無論是否改變小車的質量，小車所受的滑動摩擦力都等于小車的重力沿斜面的分力，改變小車質量時不需要重新平衡摩擦力，故B正確．
C、實驗時應先接通電源然后再放開小車，故C錯誤．
D、在每次實驗中，應使小車和砝碼的質量遠大于砂和小桶的總質量，否則繩子拉力不等于小桶的總重力，故D正確；
故選：BD．
（3）每相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點未標出，則周期為：T=0.02×5=0.1s；
時間中點的速度等于該過程中的平均速度為：v₃=$\frac{{x}_{24}}{2T}=\frac{0.024+0.0288}{0.2}=0.26m/s$
根據(jù)作差法得：a=$\frac{{x}_{24}-{x}_{02}}{4{T}^{2}}=\frac{0.024+0.0288-0.0189-0.014}{0.04}$=0.50m/s²；
（4）由圖象可知，a-F圖象在a軸上有截距，這是由于平衡摩擦力過度造成的．
故答案為：（1）C；（2）BD；（3）0.26；0.50；（4）平衡摩擦力過度

點評 對于實驗我們要明確實驗原理、具體實驗操作以及數(shù)據(jù)處理等，同時要清楚每一項操作存在的理由，比如為什么要平衡摩擦力，為什么要先接通電源后釋放紙帶等；
會根據(jù)實驗原理分析分析為什么要平衡摩擦力和讓小車的質量M遠遠大于小桶（及砝碼）的質量m，且會根據(jù)原理分析實驗誤差．紙帶的處理在高中實驗中用到多次，需要牢固的掌握．