Question

10．同學(xué)們?cè)谧鎏骄考铀俣扰c物體質(zhì)量和合外力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)：

（1）在接通電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前，某同學(xué)將實(shí)驗(yàn)器材組裝如圖1所示．請(qǐng)你指出該裝置中錯(cuò)誤或不妥之處：①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接的是直流電源；②實(shí)驗(yàn)前小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．
（2）某同學(xué)為了使小車受到的合外力等于小桶和砂的總重量，他采用如下兩個(gè)措施：
①平衡摩擦力：將長(zhǎng)木板無滑輪的一端下面墊一小木塊，反復(fù)移動(dòng)木塊的位置，直到小車在小桶的拉動(dòng)下帶動(dòng)紙帶與小車一起做勻速直線運(yùn)動(dòng)；
②調(diào)整砂的多少，使砂和桶的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量M．
以上哪一個(gè)措施中有重大錯(cuò)誤①（填①或②）．如何改進(jìn)？平衡摩擦力時(shí)，不應(yīng)用小桶拉動(dòng)小車做勻速運(yùn)動(dòng)，應(yīng)讓小車自身下滑（即無動(dòng)力）來平衡摩擦力即可．
（3）改正實(shí)驗(yàn)裝置后，該同學(xué)順利完成實(shí)驗(yàn)．圖2是他在實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，圖2中相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1s，由圖2中的數(shù)據(jù)可算得小車的加速度a為0.20m/s²．
（4）某同學(xué)在探究加速度與物體的質(zhì)量以及外力關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)物體的質(zhì)量一定時(shí)，分別根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出了不同的實(shí)驗(yàn)圖象，如圖3所示，下列說法中分析正確的是AD
A．形成圖甲的原因是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過大
B．形成圖乙的原因是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過小
C．形成圖丙的原因是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過大
D．形成圖丁的原因是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過�。�

Answer 1

分析 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是交流電源，而干電池是直流電源．接通電源前，小車應(yīng)緊靠打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，而在該圖中小車初始位置離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)．
在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中，為了使小車受到合外力等于小沙桶和沙的總重量，通常采用如下兩個(gè)措施：①平衡摩擦力：將長(zhǎng)木板無滑輪的一端下面墊一小木塊，反復(fù)移動(dòng)木塊的位置，直到小車在無動(dòng)力的作用下帶動(dòng)紙帶與小車一起做勻速直線運(yùn)動(dòng)；②調(diào)整沙的多少，使沙和小沙桶的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量M．
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大�。�
a-F圖象時(shí)縱軸有截距是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過大，橫軸有截距是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過�。�

解答 解：（1）①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)該用交變電流（圖中為直流電源）
②小車離定滑輪太近（離打點(diǎn)計(jì)器較遠(yuǎn)），小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器且打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)距左端較遠(yuǎn)，這樣便于小車運(yùn)動(dòng)一段過程，從而能準(zhǔn)確測(cè)量小車的加速度，減小誤差．
（2）①措施中有重大錯(cuò)誤，平衡摩擦力時(shí)，不應(yīng)用小桶拉動(dòng)小車做勻速運(yùn)動(dòng)，應(yīng)讓小車自身下滑（即無動(dòng)力）來平衡摩擦力即可． 
（3）相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1s，
設(shè)第一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)到第二個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離為x₁，以后各段分別為x₂、x₃、x₄，
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，
得：x₃-x₁=2a₁T² 
x₄-x₂=2a₂T² 
為了更加準(zhǔn)確的求解加速度，我們對(duì)兩個(gè)加速度取平均值
得：a=$\frac{1}{2}$（a₁+a₂）=$\frac{0.0404-0.0163-0.0163}{4×0.01}$m/s²=0.20m/s²
（4）A、由圖可知，當(dāng)F=0時(shí)，a≠0，所以沒有作用力時(shí)，小車已經(jīng)有加速度，原因可能是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過大，故A正確，B錯(cuò)誤；
C、由圖可知，當(dāng)F≠0時(shí)，a=0，原因可能是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過小，故C錯(cuò)誤，D正確；
故選：AD．
故答案為：（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接的是直流電源；實(shí)驗(yàn)前小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；
（2）①；平衡摩擦力時(shí)，不應(yīng)用小桶拉動(dòng)小車做勻速運(yùn)動(dòng)，應(yīng)讓小車自身下滑（即無動(dòng)力）來平衡摩擦力即可．
（3）0.20
（4）AD

點(diǎn)評(píng) 實(shí)驗(yàn)時(shí)需要注意的問題我們可以結(jié)合實(shí)驗(yàn)原理記憶，明確實(shí)驗(yàn)原理是處理實(shí)驗(yàn)題的重中之重，從紙帶上求解速度和加速度是處理紙帶的兩個(gè)主要問題，一定要熟練掌握．