Question

15．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)使用了如圖1所示的裝置，計(jì)時(shí)器打點(diǎn)頻率為50Hz．

（1）對(duì)于該實(shí)驗(yàn)下列說(shuō)法正確的是ABE
A．該實(shí)驗(yàn)采用的實(shí)驗(yàn)方法是控制變量法
B．連接砝碼盤和小車的細(xì)繩應(yīng)與長(zhǎng)木板保持平行
C．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將砝碼盤及盤內(nèi)砝碼通過(guò)定滑輪栓在小車上
D．懸掛物的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車和砝碼的質(zhì)量，目的是使小車緩慢移動(dòng)
E．實(shí)驗(yàn)結(jié)果采用a-$\frac{1}{m}$坐標(biāo)作圖，是為了根據(jù)圖象直觀地作出判斷
（2）該同學(xué)得到一條紙帶，在紙帶上取連續(xù)的五個(gè)點(diǎn)，如圖2所示，自A點(diǎn)起，相鄰兩點(diǎn)間的距離分別為10.00mm、12.00mm、14.00mm、16.00 mm，則小車的加速度為5.00m/s²．（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
（3）該同學(xué)通過(guò)數(shù)據(jù)的處理作出了a-F圖象如圖3所示． 圖中的力F理論上指B，而實(shí)驗(yàn)中卻用A表示．（選填字母符號(hào)）    A．砂和砂桶的重力      B．繩對(duì)小車的拉力
（4）a-F圖中的直線不過(guò)原點(diǎn)的原因是平衡摩擦力過(guò)度（木板傾角過(guò)大），圖線發(fā)生彎曲的原因是平衡摩擦力過(guò)度（木板傾角過(guò)大）；．

Answer 1

分析 （1）“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)采用控制變量法，實(shí)驗(yàn)了減小實(shí)驗(yàn)誤差，懸掛物的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于車和砝碼的總質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)需要平衡摩擦力，但不能過(guò)度，實(shí)驗(yàn)中使用圖象法處理，可以減小誤差，采用a-$\frac{1}{m}$坐標(biāo)作圖，是為了根據(jù)圖象直觀地作出判斷二者是否成正比關(guān)系．
（2）紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度和加速度．
（3）圖2中的力F理論上指繩子對(duì)小車的拉力，而實(shí)驗(yàn)中卻用砂和砂桶的重力；
（4）直線發(fā)生彎曲，由圖可以看出圖象的斜率逐漸減小，結(jié)合實(shí)驗(yàn)原理分析原因．

解答 解：（1）A、由于該實(shí)驗(yàn)涉及的物理量較多，因此該實(shí)驗(yàn)采用的是控制變量法研究加速度、質(zhì)量、合力三者之間的關(guān)系；，故A正確；
B、若連接砝碼盤和小車的細(xì)繩與長(zhǎng)木板不保持平行，則繩子的拉力分力等于小車的外力，這樣導(dǎo)致誤差增大，故B正確；
C、平衡摩擦力時(shí)不能將砝碼盤及盤內(nèi)砝碼通過(guò)定滑輪系在小車上，故C錯(cuò)誤．
D、實(shí)驗(yàn)要求懸掛重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，只有這樣才能認(rèn)為重物的重力大小等于小車所受的合外力大小，故D錯(cuò)誤；
E、實(shí)驗(yàn)中使用圖象法處理，可以減小誤差，采用a-$\frac{1}{m}$坐標(biāo)作圖，是為了根據(jù)圖象直觀地作出判斷二者是否成正比關(guān)系，故E正確；
故選：ABE
（2）小車的加速度為a=$\frac{△x}{{t}_{\;}^{2}}$=$\frac{0.012-0.01}{0.0{2}_{\;}^{2}}$m/s²=5.00$m/{s}_{\;}^{2}$
（3）圖2中的力F理論上指繩子對(duì)小車的拉力，而實(shí)驗(yàn)中卻用砂和砂桶的重力；
故選：B，A．
（4）平衡摩擦力時(shí)木板墊得過(guò)高則當(dāng)拉力F等于0時(shí)，小車已經(jīng)產(chǎn)生力加速度，圖線在a軸上有截距，說(shuō)明平衡摩擦力過(guò)度（木板傾角過(guò)大）；
圖中圖線上部發(fā)生彎曲的原因是隨著F的增大不再滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量．
故答案為：（1）ABE；（2）5.00；（3）B，A；（4）平衡摩擦力過(guò)度（木板傾角過(guò)大）；平衡摩擦力過(guò)度（木板傾角過(guò)大）；

點(diǎn)評(píng) 解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)．其中平衡摩擦力的原因以及做法在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)清楚．