Question

19．在“探究加速度a與物體所受合力F及質量m之間的定量關系”的實驗中，甲、乙兩個實驗小組分別采用不同的實驗器材進行實驗：

（Ⅰ）實驗小組甲采用圖甲的實驗裝置探究加速度a與質量m之間的定量關系，圖中A為小車（質量為m₁），B為電火花計時器，C為重物（質量為m₂），D為一端帶有定滑輪的長方形木板，實驗中把重物C的重量作為細繩對小車的拉力，則
①質量m₁、m₂應滿足的關系是：m₁遠大于m₂；（選填“遠大于”或“遠小于”）
②需要平衡摩擦力．（選填“需要”或“不需要”）
（Ⅱ）實驗小組乙探究加速度a與物體所受合力F之間的定量關系，他們在圖甲的小車上固定了能將數(shù)據(jù)進行無線傳輸?shù)睦�力傳感器，并將傳感器的�?shù)據(jù)傳輸給計算機，可在計算機上直接讀出繩對小車拉力F的大小，其它器材相同，則
①此實驗裝置不需要（選填“需要”或“不需要”）滿足小組甲的條件①；
②通過實驗數(shù)據(jù)畫出a-F圖象如圖乙所示，圖線不過坐標原點的主要原因可能是C
A．小車的質量m₁較小
B．重物的質量m₂較大
C．平衡摩擦力時木板的傾角偏大
D．平衡摩擦力時木板的傾角偏小
（Ⅲ）圖丙為某次實驗得到的紙帶，已知實驗所用電源的頻率為50Hz．根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為3.2m/s²．（結果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）要求在什么情況下才可以認為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力，需求出繩子的拉力，而要求繩子的拉力，應先以整體為研究對象求出整體的加速度，再以M為研究對象求出繩子的拉力，通過比較繩對小車的拉力大小和盤和盤中砝碼的重力的大小關系得出只有m＜＜M時才可以認為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力．了解該實驗的實驗原理．了解實驗的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項．
（2）圖線不通過坐標原點，當加速度為某一值時，F(xiàn)為零，知平衡摩擦力過度．圖線不通過坐標原點，當拉力為某一值時，a為零，知沒有平衡摩擦力或傾角過�。�
（3）運用勻變速直線運動的公式△x=at²去求解加速度．

解答 解：（Ⅰ）以整體為研究對象有m₂g=（m₁+m₂）a，解得：a=$\frac{{m}_{2}g}{{m}_{1}+{m}_{2}}$，
以M為研究對象有繩子的拉力F=m₁a=$\frac{{m}_{1}{m}_{2}g}{{m}_{1}+{m}_{2}}$=$\frac{{m}_{2}g}{1+\frac{{m}_{2}}{{m}_{1}}}$，
顯然只有m₁＞＞m₂時才可以認為繩對小車的拉力大小等于重物的重力．
實驗中把重物C的重量作為細繩對小車的拉力，則需要平衡摩擦力，
Ⅱ．該實驗中由于已經(jīng)用傳感器測出繩子拉力大小，不是將砝碼和砝碼盤的重力作為小車的拉力，故不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質量遠小于小車的質量．
圖線不通過坐標原點，當加速度為某一值時，F(xiàn)為零，知平衡摩擦力過度，故C正確．
故選：C
Ⅲ．相鄰計數(shù)點之間還有1個點，說明相鄰的兩個計數(shù)點時間間隔為0.04s，
運用勻變速直線運動的公式△x=at²，加速度：a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$=$\frac{（6.70-6.19）×1{0}^{-2}m}{（2×0.02s）^{2}}$=3.2m/s²；
故答案為：Ⅰ①遠大于； ②需要；Ⅱ①不需要；②C；Ⅲ.3.2．

點評 該題考查了實驗注意事項、實驗數(shù)據(jù)處理分析，知道實驗原理及注意事項即可正確解題；探究加速度與力、質量的關系實驗時，要平衡小車受到的摩擦力，不平衡摩擦力、或平衡摩擦力不夠、或過平衡摩擦力，小車受到的合力不等于鉤碼的重力．