Question

14．利用如圖1所示裝置可以做力學(xué)中的許多實驗．
（1）以下說法正確的是C
A．利用此裝置“研究勻變速直線運動”時，必須設(shè)法消除小車和木板間的摩擦阻力的影響
B．利用此裝置探究“小車的加速度與質(zhì)量的關(guān)系”并用圖象法處理數(shù)據(jù)時，如果畫出的a-M關(guān)系圖象不是直線，就可確定加速度與質(zhì)量成反比
C．利用此裝置探究“功與速度的關(guān)系”實驗時，應(yīng)將木板帶打點計時器的一端適當(dāng)墊高，這樣做的目的是利用小車重力沿斜面方向的分力補償小車運動中所受阻力的影響
D．根據(jù)紙帶上測得的數(shù)據(jù)用逐差法求解加速度可以有效的減小系統(tǒng)誤差
（2）在利用此裝置“探究加速度a與力F的關(guān)系”時，因為不斷增加所掛鉤碼的個數(shù)，導(dǎo)致鉤碼的質(zhì)量遠遠大于小車的質(zhì)量，則小車加速度a的值隨鉤碼個數(shù)的增加將趨近于g的值．
（3）用20等分刻度的游標(biāo)卡尺測量鉤碼的直徑如圖2所示，讀數(shù)為1.960cm．

Answer 1

分析 利用圖示小車紙帶裝置可以完成很多實驗，在研究勻變速直線運動時不需要平衡摩擦力，在探究“小車的加速度與質(zhì)量的關(guān)系”和探究“功與速度變化的關(guān)系”實驗時，需要平衡摩擦力；逐差法求解加速度可以有效的減小偶然誤差；
在探究“小車的加速度a與力F的關(guān)系”時，根據(jù)牛頓第二定律求出加速度a的表達式，不難得出當(dāng)鈞碼的質(zhì)量遠遠大于小車的質(zhì)量時，加速度a近似等于g的結(jié)論；
游標(biāo)卡尺讀數(shù)的方法是主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀．

解答 解：（1）A、此裝置可以用來研究勻變速直線運動，但不需要平衡摩擦力，所以A錯誤．
B、曲線的種類有雙曲線、拋物線、三角函數(shù)曲線等多種，所以若a-M圖象是曲線，不能斷定曲線是雙曲線，即不能斷定加速度與質(zhì)量成反比，應(yīng)畫出a-$\frac{1}{M}$ 圖象，故B錯誤．
C、探究“功與速度變化的關(guān)系”實驗時，需要平衡摩擦力，方法是將木板帶打點計時器的一端適當(dāng)墊高，這樣做的目的是利用小車重力沿斜面分力補償小車運動中所受阻力的影響，從而小車受到的合力即為繩子的拉力，故C正確．
D、根據(jù)紙帶上測得的數(shù)據(jù)用逐差法求解加速度可以有效的減小偶然誤差，不是系統(tǒng)誤差，故D錯誤；
故選：C．
（2）設(shè)小車質(zhì)量為m，鉤碼質(zhì)量為M，則對小車有Mg-F=Ma   ①
對鉤碼有F-μmg=ma  ②
聯(lián)立①②解得：a=$\frac{1-\frac{μm}{M}}{1+\frac{m}{M}}$ 可見當(dāng)M＞＞m時，加速度a趨近于g．
（3）游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為19mm，游標(biāo)讀數(shù)為0.05×12mm=0.60mm，所以最終讀數(shù)為19.60mm=1.960cm．
故答案為（1）C；（2）g；（3）1.960．

點評 解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項，然后熟練應(yīng)用物理規(guī)律來解決實驗問題．
關(guān)鍵掌握游標(biāo)卡尺和螺旋測微器的讀數(shù)方法，游標(biāo)卡尺讀數(shù)的方法是主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀．