Question

9．在《探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》實(shí)驗(yàn)中．某組同學(xué)用如圖1所示裝置，來研究小車質(zhì)量不變的情況下，小車的加速度與小車受到力的關(guān)系．
（1）圖2是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分，其中0、1、2、3、4是計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)（圖中未標(biāo)出），計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示，打“3”計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的速度大小為0.26m/s，由紙帶求出小車的加速度的大小a=0.50 m/s²．（計(jì)算結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）

（2）下列措施中不正確的是BC
A．首先要平衡摩擦力，使小車受到合力就是細(xì)繩對(duì)小車的拉力．
B．平衡摩擦力的方法就是，在塑料小桶中添加砝碼，使小車能勻速滑動(dòng)．
C．每次改變拉小車?yán)�力后都需要重新平衡摩擦�?br />D．實(shí)驗(yàn)中通過在塑料桶中增加砝碼來改變小車受到的拉力
（3）某組同學(xué)實(shí)驗(yàn)得出數(shù)據(jù)，畫出的a-$\frac{1}{M}$的關(guān)系圖線，如圖3所示．從圖象中可以看出，作用在物體上的恒力F=5N．當(dāng)物體的質(zhì)量為5kg時(shí)，它的加速度為1m/s²．

Answer 1

分析 根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²，可以求出加速度的大小，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上打3點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大�。�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．操作過程是先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再放開小車．小車的加速度應(yīng)根據(jù)打出的紙帶求出．

解答 解：（1）由于每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒有畫出，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)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度得：
v₃=$\frac{0.024+0.0288}{2×0.1}$=0.26m/s
根據(jù)作差法得：
a=$\frac{0.0288+0.0240-0.0189-0.0140}{4×0.01}$=0.50m/s²．
（2）A、實(shí)驗(yàn)首先要平衡摩擦力，使小車受到合力就是細(xì)繩對(duì)小車的拉力，故A正確；
B、平衡摩擦力的方法就是，小車與紙帶相連，小車前面不掛小桶，把小車放在斜面上給小車一個(gè)初速度，看小車能否做勻速直線運(yùn)動(dòng)；故B錯(cuò)誤；
C、由于平衡摩擦力之后有Mgsinθ=μMgcosθ，故tanθ=μ．所以無論小車的質(zhì)量是否改變，小車所受的滑動(dòng)摩擦力都等于小車的重力沿斜面的分力，
改變小車質(zhì)量即改變拉小車?yán)�力，不需要重新平衡摩擦力，故C錯(cuò)誤；
D、實(shí)驗(yàn)中，要保證塑料桶和所添加砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，這樣才能使得塑料桶和所添加砝碼的總重力近似等于細(xì)繩對(duì)小車的拉力，
所以實(shí)驗(yàn)中通過在塑料桶中增加砝碼來改變小車受到的拉力，故D正確；
本題選不正確的，故選：BC．
（3）由于圖可知a-$\frac{1}{M}$的關(guān)系圖線是一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線說明物體所受的合力是定值，
由牛頓第二定律得：a=$\frac{1}{M}$F可知，a-$\frac{1}{M}$圖象的斜率：k=F=$\frac{2}{0.4}$=5N，
由牛頓第二定律：F=Ma可知：a=$\frac{5}{5}$=1m/s²．
故答案為：（1）0.26，0.50；   （2）BC     （3）5，1

點(diǎn)評(píng) 本題考查了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的應(yīng)用及打出的紙帶的處理方法，有利于學(xué)生基本知識(shí)的掌握，同時(shí)也考查了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法；探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，要平衡小車受到的摩擦力，不平衡摩擦力、或平衡摩擦力不夠、或過平衡摩擦力，小車受到的合力不等于鉤碼的重力．