Question

15．某同學(xué)通過(guò)如圖1所示的裝置進(jìn)行“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)．

（1）本實(shí)驗(yàn)所采用的科學(xué)方法是：C．
A．理想實(shí)驗(yàn)法   B．等效替代法   C．控制變量法   D．建立物理模型法
（2）為了減小誤差，鉤碼的質(zhì)量m應(yīng)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M（填“遠(yuǎn)大于”、“遠(yuǎn)小于”或“等于”）；每次改變小車質(zhì)量（或鉤碼質(zhì)量）時(shí)，不需要（填“需要”或“不需要”）重新平衡摩擦力．
（3）在保持小車的質(zhì)量M一定時(shí)，探究加速度與所受合力的關(guān)系時(shí)，由于操作不當(dāng)，該同學(xué)得到的a-F關(guān)系如圖2所示，則其原因可能是平衡摩擦力過(guò)度．
（4）圖3為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為50Hz，紙帶上相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，則小車的加速度大小為0.64m/s²．

Answer 1

分析 （1）探究加速度、力與質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)采用的研究方法是控制變量法
（2）探究加速度與力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要平衡摩擦力，平衡摩擦力時(shí)，要求小車在無(wú)動(dòng)力的情況下平衡摩擦力，不需要掛任何東西．平衡摩擦力時(shí)，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：mgsinθ=μmgcosθ，可以約掉m，只需要平衡一次摩擦力．
（3）圖2中圖象與縱軸的截距大于0，說(shuō)明在拉力等于0時(shí)，就已經(jīng)有加速度；
（4）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，可以求出加速度的大小，從而即可求解．

解答 解：（1）在“探究牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，有三個(gè)獨(dú)立變量，質(zhì)量、合力、加速度；先控制質(zhì)量m一定，研究加速度a與合力F的關(guān)系；再控制合力F一定，研究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系；即控制變量法，故選：C
（2）在驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中，認(rèn)為沙和沙桶的重力為拉小車運(yùn)動(dòng)的合力，故應(yīng)該滿足沙和沙桶總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車及其上砝碼總質(zhì)量M，即m＜＜M；
平衡摩擦力時(shí)，要求小車在無(wú)動(dòng)力的情況下平衡摩擦力，不需要掛任何東西．平衡摩擦力時(shí)，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：mgsinθ=μmgcosθ，可以約掉m，只需要平衡一次摩擦力，改變小車的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力．
（3）當(dāng)F=0時(shí)，a≠0．也就是說(shuō)當(dāng)繩子上沒(méi)有拉力時(shí)小車就有加速度，該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中平衡摩擦力過(guò)大，即平衡摩擦力時(shí)，長(zhǎng)木板的傾角過(guò)大了或平衡摩擦力過(guò)度
（4）由于每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1s，
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，
則加速度的大小，得$a=\frac{（{x}_{4}^{\;}+{x}_{5}^{\;}+{x}_{6}^{\;}）-（{x}_{1}^{\;}+{x}_{2}^{\;}+{x}_{3}^{\;}）}{9{T}_{\;}^{2}}$=$\frac{（8.97cm+9.61cm+10.25cm）-（7.05cm+7.69cm+8.33cm）}{9×（0.1s）_{\;}^{2}}$=$64cm/{s}_{\;}^{2}=0.64m/{s}_{\;}^{2}$
故答案為：（1）C    （2）遠(yuǎn)小于            不需要       （3）平衡摩擦力過(guò)度       （4）0.64

點(diǎn)評(píng) 只要真正掌握了實(shí)驗(yàn)原理就能順利解決此類實(shí)驗(yàn)題目，而實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理都與實(shí)驗(yàn)原理有關(guān)，故要加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的學(xué)習(xí)和掌握，要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的能力，在平時(shí)練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的理解與應(yīng)用．