Question

7．為了探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，現(xiàn)提供如圖1所示實(shí)驗(yàn)裝置，請(qǐng)思考探究思路并回答下列問(wèn)題：

（1）為了消除小車與水平木板之間摩擦力的影響，應(yīng)采取的做法是（單選）C；
A．將木板帶滑輪的那一端適當(dāng)墊高，使小車在鉤碼拉動(dòng)下恰好做勻速運(yùn)動(dòng)
B．將木板帶滑輪的那一端適當(dāng)墊高，使小車在鉤碼拉動(dòng)下恰好做勻加速運(yùn)動(dòng)
C．將木板固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的那一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運(yùn)動(dòng)
D．將木板固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的那一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻加速運(yùn)動(dòng)
（2）如圖2所示是某一次打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條記錄小車運(yùn)動(dòng)的紙帶．取計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G．紙帶上兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T=0.10m，用刻度尺測(cè)量出各相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示（單位：cm），則小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小a=2.4m/s²，打C點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小v₁=0.51m/s．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）；
（3）某組同學(xué)依據(jù)實(shí)驗(yàn)得出數(shù)據(jù)，畫出a-F圖象如圖3所示，那么該組同學(xué)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題最有可能是平衡摩擦力過(guò)度；
（4）實(shí)驗(yàn)中要用鉤碼總重力代替小車所受的拉力，此時(shí)鉤碼的總質(zhì)量m與小車總質(zhì)量M之間應(yīng)滿足的關(guān)系為m＜＜M．

Answer 1

分析 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)；
實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)平衡摩擦力，沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，a-F圖象在F軸上有截距；平衡摩擦力過(guò)度，在a-F圖象的a軸上有截距；
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．

解答 解：（1）將木板固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的那一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運(yùn)動(dòng)，以使小車的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小車的合力就是繩子的拉力．
故選：C．
（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²結(jié)合作差法得：
a=$\frac{{x}_{DG}-{x}_{AD}}{9{T}^{2}}$=$\frac{0.1349+0.1108+0.0867-0.0616-0.0388-0.0150}{0.09}$=2.4m/s²
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過(guò)程中的平均速度得：C點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小為：
v₁=$\frac{{x}_{BD}}{2T}=\frac{0.0388+0.0626}{0.2}=0.51m/s$，
（3）由圖象可知，當(dāng)F=0時(shí)，加速度不為零，是平衡摩擦力過(guò)度造成的；
（4）根據(jù)牛頓第二定律得：
對(duì)m：mg-F_拉=ma
對(duì)M：F_拉=Ma
解得：F_拉=$\frac{mMg}{m+M}$
當(dāng)m＜＜M時(shí)，即當(dāng)鉤碼的總重力要遠(yuǎn)小于小車的重力，繩子的拉力近似等于鉤碼的總重力．
故答案為：（1）C； （2）2.4；0.51；（3）平衡摩擦力過(guò)度；（4）m＜＜M

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握平衡摩擦力的方法，知道圖線不過(guò)原點(diǎn)的原因，以及掌握紙帶的處理方法，會(huì)通過(guò)紙帶求解瞬時(shí)速度和加速度．