Question

20．某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖1所示的裝置進(jìn)行“探究加速度與合外力的   關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)．

①在實(shí)驗(yàn)中必須將長木板右端墊高，目的是平衡摩擦力；當(dāng)不掛鉤碼時(shí)小車能勻速運(yùn)動(dòng)，表明長木板右端高度已調(diào)好．
②為了減小誤差，每次實(shí)驗(yàn)必須通過改變鉤碼的個(gè)數(shù)來改變小車所受合外力，獲取多組數(shù)據(jù)．若小車質(zhì)量為400g，實(shí)驗(yàn)中每次所用的鉤碼總質(zhì)量范圍應(yīng)選A組比較合理．（填選項(xiàng)前的字母即可）
A．10g～40g        B．200g～400g        C．1000g～2000g
③實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所使用的是交流（交流、直流）電源，頻率為50Hz，圖2中給出的是某次實(shí)驗(yàn)中獲取的紙帶的一部分：1、2、3、4、5是計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)未標(biāo)出，由該紙帶可求得小車的加速度a=1.1 m/s²．
④改變鉤碼的個(gè)數(shù)重復(fù)實(shí)驗(yàn)，得到加速度a與合外力F的關(guān)系如圖3所示，分析線段OA，可得出實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是在質(zhì)量不變的條件下，物體的加速度與合外力成正比．

Answer 1

分析 （1）通過傾斜木板，由力的分解結(jié)合平行四邊形定則，即可求解；
（2）本實(shí)驗(yàn)要求鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，據(jù)此可正確解答．
（3）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用交流電，通過點(diǎn)與點(diǎn)時(shí)間間隔可求出兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間，再根據(jù)逐差法可求出加速度的數(shù)值．
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康目傻贸鰧?shí)驗(yàn)結(jié)論，在忽略誤差的前提下，質(zhì)量不變時(shí)，物體的加速度與所受合外力成正比．

解答 解：（1）通過傾斜木板，使小車的重力沿斜面的分力與小車的滑動(dòng)摩擦力相等，則小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，摩擦力恰好被平衡．
（2）本實(shí)驗(yàn)要求鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，因此要求實(shí)驗(yàn)中每次所用的鉤碼總質(zhì)量范圍要小，故BC錯(cuò)誤，A正確．
（3）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，使用交流電源．
根據(jù)交流電的頻率50Hz，則點(diǎn)與點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s，因每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)未標(biāo)出，所以每兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔是0.02×5s=0.1s；
由題意可知：a=$\frac{{s}_{4}-{s}_{2}}{2{T}^{2}}$
可解得：a=$\frac{0.0476-0.0255}{2×0．{1}^{2}}$=1.1m/s²．
故答案為：1.07．
（4）隨著所加砝碼個(gè)數(shù)的增加，砝碼的質(zhì)量不再遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量，因此圖線發(fā)生偏折，開始時(shí)，砝碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量，滿足實(shí)驗(yàn)條件，根據(jù)圖象可知，在質(zhì)量不變的條件下，物體的加速度與合外力成正比．
故答案為：（1）平衡摩擦力；（2）A．（3）交流；1.1；（4）在質(zhì)量不變的條件下，物體的加速度與合外力成正比．

點(diǎn)評(píng) 明確實(shí)驗(yàn)原理以及具體的操作細(xì)節(jié)，加強(qiáng)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，同時(shí)加強(qiáng)基本運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用．
對(duì)該實(shí)驗(yàn)要明確實(shí)驗(yàn)原理，尤其是正確理解該實(shí)驗(yàn)要滿足的條件：小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼質(zhì)量．