Question

11．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．請思考探究思路并回答下列問題：
（1）在實(shí)驗(yàn)中，關(guān)于平衡摩擦力的說法中正確的是B
A．“平衡摩擦力”的本質(zhì)就是使小車受到的摩擦力為零
B．“平衡摩擦力”的本質(zhì)就是使小車所受的重力的一個分力與小車所受的摩擦阻力相平衡
C．“平衡摩擦力”應(yīng)在小車被砝碼盤拉動的過程中進(jìn)行
D．“平衡摩擦力”是否成功，只需目測就可以了
（2）某學(xué)生在平衡摩擦力時(shí)，把長木板的一端墊得過高，使得傾角偏大．他所得到的a-F關(guān)系是下列的哪根圖線？圖2中a是小車的加速度，F(xiàn)是細(xì)線作用于小車的拉力．C
（3）平衡小車與水平木板之間摩擦力的影響后，可用小盤與砝碼的總重量代替小車所受的拉力，此時(shí)小盤與砝碼的總質(zhì)量m與小車總質(zhì)量M之間應(yīng)滿足的關(guān)系為M＞＞m．
（4）某同學(xué)順利地完成了實(shí)驗(yàn)．圖3是他在實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，圖3中相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1s，由圖中的數(shù)據(jù)可算出小車的加速度a為0.195m/s²．（保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(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)．
該實(shí)驗(yàn)采用的是控制變量法研究，其中加速度、質(zhì)量、合力三者的測量很重要．
紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動，測得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動的兩個推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動的瞬時(shí)速度和加速度．

解答 解：（1）AB、將不帶滑輪的木板一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運(yùn)動，以使小車的重力沿斜面分力和摩擦力平衡而抵消，那么小車的合力就是繩子的拉力．故A錯誤、B正確．
C、“平衡摩擦力”時(shí)，小車不能掛砝碼盤和砝碼，故C錯誤．
D、“平衡摩擦力”是否成功，要根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打的點(diǎn)跡是否均勻來判斷，故D錯誤．
故選：B．
（2）把長木板的一端墊得過高，使得傾角偏大，會導(dǎo)致重力沿斜面向下的分力偏大，摩擦力偏小，而且重力沿斜面向下的分力大于摩擦力，這樣在沒有繩子的拉力作用下，小車就會產(chǎn)生加速度．
故選：C．
（3）對系統(tǒng)，根據(jù)牛頓第二定律得，a=$\frac{mg}{M+m}$，隔離對小車分析，繩子的拉力F=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}$，當(dāng)M＞＞m時(shí)，可用鉤碼總重力代替小車所受的拉力．
（4）根據(jù)紙帶的數(shù)據(jù)得出相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移之差相等，即根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，
得：a=$\frac{（4.04-1.63）-（1.63）}{4{×0.1}^{2}}×0.01m/{s}^{2}$=0.195m/s²
故答案為：（1）B；（2）C；（3）M＞＞m；（4）0.195．

點(diǎn)評 實(shí)驗(yàn)問題需要結(jié)合物理規(guī)律去解決．實(shí)驗(yàn)中的第2題考查的是力學(xué)問題，把長木板的一端墊得過高，使得傾角偏大，會導(dǎo)致重力沿斜面向下的分力增大，摩擦力減小等現(xiàn)象，這些我們都要從學(xué)過的力學(xué)知識中解決．