Question

3．用如圖1所示裝置做“探究物體的加速度跟力的關(guān)系”的實驗．實驗時保持小車的質(zhì)量不變，用鉤碼所受的重力作為小車受到的合力，用打點計時器和小車后端拖動的紙帶測出小車運(yùn)動的加速度．

（1）在探究物體的加速度與力的關(guān)系時，應(yīng)保持物體的質(zhì)量不變，分別改變施加在物體上的水平拉力F，測出相對應(yīng)的加速度a；在探究物體的加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系時，應(yīng)保持力不變，分別改變物體的質(zhì)量m，測出相對應(yīng)的加速度a．
（2）為了更直觀地反映物體的加速度a與物體質(zhì)量m的關(guān)系，往往用二者的關(guān)系圖象表示出來，該關(guān)系圖象最好應(yīng)選用C．
A．a(chǎn)-m圖象  B．m-a圖解   C．a(chǎn)-$\frac{1}{m}$圖解   D．$\frac{1}{a}$-$\frac{1}{m}$圖解
（3）實驗時先不掛鉤碼，反復(fù)調(diào)整墊木的左右位置，直到小車做勻速直線運(yùn)動，這樣做的目的是平衡摩擦力．
（4）圖2為實驗中打出的一條紙帶的一部分，從比較清晰的點跡起，在紙帶上標(biāo)出了連續(xù)的5個計數(shù)點A、B、C、D、E，相鄰兩個計數(shù)點之間都有4個點跡沒有標(biāo)出，測出各計數(shù)點到A點之間的距離，如圖2所示．已知打點計時器接在頻率為50Hz的交流電源兩端，則此次實驗中小車運(yùn)動的加速度的測量值a=1.0 m/s²．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（5）實驗時改變所掛鉤碼的質(zhì)量，分別測量小車在不同外力作用下的加速度．根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)畫出a-F關(guān)系圖線，如圖3所示．此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此現(xiàn)象的主要原因可能是C．（選填下列選項的序號）
A．小車與平面軌道之間存在摩擦
B．平面軌道傾斜角度過大
C．所掛鉤碼的總質(zhì)量過大
D．所用小車的質(zhì)量過大．

Answer 1

分析 （1、2）利用控制變量法研究三個物理量之間的關(guān)系，即可求解；從形象直觀的角度分析．（3）探究物體加速度與力的關(guān)系實驗中，要使小車受到的拉力等于鉤碼的重力，在實驗前應(yīng)平衡摩擦力；根據(jù)紙帶數(shù)據(jù)，由△x=at²可求小車的加速度．
（4）為使繩子拉力近似等于砝碼和砝碼盤的重力，應(yīng)滿足砝碼和砝碼盤的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量．
（5）為使繩子拉力近似等于砝碼和砝碼盤的重力，應(yīng)滿足砝碼和砝碼盤的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量．

解答 解：（1）據(jù)控制變量法可知，在探究物體的加速度與力的關(guān)系時，應(yīng)保持物體的質(zhì)量不變；在探究物體的加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系時，應(yīng)保持力不變，分別改變物體的質(zhì)量m，測出相對應(yīng)的加速度a．
（2）物體的加速度a與物體質(zhì)量m的關(guān)系，往往用形象直觀的關(guān)系圖象表示出來，即用a-$\frac{1}{m}$圖象反映，a與質(zhì)量的倒數(shù)成正比例函數(shù)，即a與m 成反比，故ABD錯誤，C正確．
故選：C．
（3）實驗時繩的下端先不掛鉤碼，反復(fù)調(diào)整墊木的左右位置，直到小車做勻速直線運(yùn)動，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．這樣做的目的是平衡小車運(yùn)動中所受的摩擦阻力．
（4）計數(shù)點間的時間間隔 T=0.02s×5=0.1s，
由△x=aT²可得：小車的加速度為：a=$\frac{{x}_{cE}-{x}_{AC}}{4{T}^{2}}$=$\frac{0.2160-0.0879-0.0879}{4×0.01}m/{s}^{2}$=1.0m/s²．
（5）隨著力F的增大，即砝碼和小盤總質(zhì)量的增大，不再滿足砝碼和小盤的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，因此曲線上部出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象，故ABD錯誤，C正確；
故選：C．
故答案為：（1）物體質(zhì)量；   力；  （2）C； （3）平衡摩擦力；（4）1.0；（5）C．

點評 對于實驗，我們要從實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)處理、實驗注意事項這幾點去理解．對牛頓第二定律實驗中關(guān)鍵明確平衡摩擦力的原因和要求滿足砝碼總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的理由．