Question

16．如圖1為“用DIS（位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)）研究加速度和力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置．

（1）在該實(shí)驗(yàn)中必須采用控制變量法，應(yīng)保持小車的質(zhì)量不變，用鉤碼所受的重力大小作為合力，用DIS測(cè)小車的加速度．
（2）改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測(cè)量．在某次實(shí)驗(yàn)中根據(jù)測(cè)得的多組數(shù)據(jù)可畫出a-F關(guān)系圖線（如圖2所示）．
①分析此圖線的OA段可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是小車的質(zhì)量一定，加速a與合力F成正比．
②此圖線的AB段明顯偏離直線，造成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
（3）該同學(xué)得到如圖3所示的紙帶．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz．A、B、C、D、E、F、G是紙帶上7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出．由此可算出小車的加速度a=0.20m/s²（保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）探究加速度與力的關(guān)系，應(yīng)控制小車的質(zhì)量保持不變；平衡摩擦力后用鉤碼的重力作為小車受到的合力；
（2）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．
（3）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律△x=aT²可以求出加速度的大�。�

解答 解：（1）探究加速度與力的關(guān)系，應(yīng)保持小車的質(zhì)量不變，用鉤碼所受的重力作為小車所受的合力．
（2）由圖象OA段可知，a與F成正比，即：在小車質(zhì)量一定時(shí)，加速度a與小車受到的合力F成正比；
以整體為研究對(duì)象有mg=（m+M）a
解得a=$\frac{mg}{M+m}$，
以M為研究對(duì)象有繩子的拉力F=Ma=$\frac{M}{M+m}mg$，
顯然要有F=mg必有m+M=M，故有M＞＞m，即只有M＞＞m時(shí)才可以認(rèn)為繩對(duì)小車的拉力大小等于盤和盤中鉤碼的重力．
，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
（3）根據(jù)刻度尺的示數(shù)可知△x=s_DG-s_AD=3.90cm-2.10cm=1.80cm，
兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，所以時(shí)間間隔為T=0.1s，
代入公式△x=aT²可以求出加速度為：a=$\frac{0.0180}{0.09}=0.20m/{s}^{2}$．
故答案為：（1）小車的質(zhì)量；合力；（2）小車的質(zhì)量一定，加速a與合力F成正比；C；（3）0.20

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．