Question

14．某同學(xué)驗(yàn)證物體質(zhì)量一定時(shí)加速度與合力的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，主要思路是，通過改變懸掛砂桶中細(xì)砂的質(zhì)量，改變小車所受拉力，并測(cè)得小車的加速度，將每組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、連線．觀察圖線特點(diǎn)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論．

（1）下列敘述正確的是BD．
A．為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中一定要保證細(xì)砂和砂桶的質(zhì)量m遠(yuǎn)大于小車的質(zhì)量M．
B．將帶滑輪的長(zhǎng)木板右端墊高，以平衡摩擦力
C．小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．先釋放小車，再接通電源
D．改變砂桶中細(xì)砂的質(zhì)量，多打出幾條紙帶
（2）該同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)達(dá)到如圖2所示的a-F圖象，造成這一結(jié)果的原因是：在平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板的傾角過大，圖中a₀表示的是未掛砂桶時(shí)小車的加速度（選填“懸掛砂桶”或“未懸掛砂桶”）．
（3）該同學(xué)得到如圖3所示的紙帶．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz，A、B、C、D是在紙帶上選取的4個(gè)連續(xù)的計(jì)數(shù)點(diǎn)（每?jī)蓚�(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間有4個(gè)點(diǎn)未畫出），△S=S_CD-S_AB=1.60cm．請(qǐng)用△S的值計(jì)算出小車的加速度a=0.80m/s²（保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）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)；
（2）考查實(shí)驗(yàn)時(shí)平衡摩擦力時(shí)出現(xiàn)的誤差問題，不是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，就是平衡摩擦力時(shí)過大．從圖上分析兩圖各是什么原因即可．
（3）依據(jù)逐差法可得小車加速度．

解答 解：（1）A、為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中一定要保證細(xì)砂和砂桶的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M，故A錯(cuò)誤；
B、為了使繩子的拉力等于小車受到的合外力，故需要將帶滑輪的長(zhǎng)木板右端墊高，以平衡摩擦力，故B正確；
C、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器運(yùn)用時(shí)，都是先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶，故C錯(cuò)誤；
D、改變砂和砂桶質(zhì)量，即改變拉力的大小，打出幾條紙帶，研究加速度隨F變化關(guān)系，故D正確；
故選：BD．
（2）根據(jù)圖象（b）可知，當(dāng)沒有懸掛砂桶時(shí)，小車已經(jīng)產(chǎn)生加速度，由此可知在操作個(gè)過程中，平衡摩擦力過度即長(zhǎng)木板的傾角過大，圖中a₀表示的是未掛砂桶時(shí)小車的加速度大�。�
（3）每?jī)蓚�(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間有4個(gè)點(diǎn)未畫出，則兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔T=0.1s，
根據(jù)圖3可知：△S=S_CD-S_AB=2.80-1.20=1.60cm
根據(jù)S_CD-S_AB=2aT²得：a=$\frac{0.016}{0.02}=0.80m/{s}^{2}$．
故答案為：（1）BD；（2）長(zhǎng)木板的傾角過大，未掛砂桶；（3）1.60，0.80

點(diǎn)評(píng) 在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)用控制變量法，本實(shí)驗(yàn)只有在滿足平衡摩擦力和小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量的雙重條件下，才能用鉤碼重力代替小車所受的合力．