Question

12．在探究加速度與物體所受合外力和質量間的關系時，采用如圖甲所示的實驗裝置，小車及車中的砝碼質量用M表示，盤及盤中的砝碼質量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶由打點計數器打上的點計算出：

（1）本實驗應用的實驗方法是C （單選）
A．假設法         B．理想實驗法    C．控制變量法     D．等效替代法
（2）當m與M的大小關系滿足m＜＜M時，才可以認為繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力．
（3）一組同學在先保持盤及盤中的砝碼質量一定，探究做加速度與質量的關系，以下做法正確的是：BC（多選）
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，要保證繩和紙帶均與木板平行以減小誤差
D．小車運動的加速度可用天平測出m以及小車質量M，直接用公式 a=$\frac{mg}{M}$求出．
（4）如圖所示是實驗得到的一條紙帶，圖中A、B、C、D、E是按打點先后順序依次選取的計數點，每相鄰的兩個計數點之間有四個小點未畫出． 由圖中的數據可知，打B點時小車的速度為v_B=0.16m/s．小車加速度的大小為a=0.81m/s²．（結果保留兩位有效數字）

Answer 1

分析 （1）加速度與物體質量、物體受到的合力有關，在探究加速度與物體質量、受力關系的實驗中，應該使用控制變量法；
（2）當小車的質量遠大于砝碼盤和砝碼的總質量時，才能近似認為細線對小車的拉力大小等于砝碼盤和砝碼的總重力大小；
（3）平衡摩擦力時，不能掛盤，實驗過程中，應保證繩和紙帶與木板平行，小車的加速度應由紙帶求出；
（4）根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，根據勻變速直線運動中，中間時刻的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上B點時小車的瞬時速度大�。�

解答 解：（1）探究加速度與力的關系時，要控制小車質量不變而改變拉力大��；探究加速度與質量關系時，應控制拉力不變而改變小車質量，這種實驗方法是控制變量法．
故選：C．
（2）根據牛頓第二定律得：
對m：mg-F_拉=ma
對M：F_拉=Ma
解得：F_拉=$\frac{mMg}{m+M}$
當M＞＞m時，即當砝碼和盤的總重力要遠小于小車的重力，繩子的拉力近似等于砝碼和盤的總重力．
（3）A、平衡摩擦力時，不應將盤及盤中的砝碼用細繩通過定滑輪系在小車上，故A錯誤；
B、在實驗前平衡一次摩擦力即可，每次改變小車的質量時，不需要重新平衡摩擦力，故B正確；
C、實驗時，要保證繩和紙帶均與木板平行以減小誤差，故C正確；
D、小車的加速度應該根據打點計時器打出的紙帶應用勻變速運動規(guī)律求出，
加速度不能直接用公式a=$\frac{mg}{M}$求出，故D錯誤；
故選：BC．
（3）每相鄰的兩個計數點之間有四個小點未畫出，則計數點間的時間間隔為：T=0.02s×5=0.1s，
B點的瞬時速度可以用中間時刻的速度等于該過程中的平均速度，即：${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.019+0.02}{0.2}$=0.16m/s，
根據作差法得：a=$\frac{{x}_{CE}-{x}_{AC}}{4{T}^{2}}=\frac{0.028+0.0361-0.02-0.019}{0.04}$=0.81m/s²．
故答案為：（1）C；（2）m＜＜M；（3）BC；（4）0.16；0.81

點評 探究加速與力的關系實驗時，要平衡摩擦力、應根據紙帶求出小車的加速度，掌握實驗的實驗注意事項是正確解題的關鍵．要掌握常用的科學探究方法，提高我們的實驗探究能力．