Question

3．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中，某同學(xué)使用了如圖1所示的裝置，已知計時器打點頻率為50Hz．

（1）如圖2該同學(xué)得到一條紙帶，每五個點取一個計數(shù)點，在紙帶上連續(xù)取七個計數(shù)點，自A點起，相鄰兩個計數(shù)點間的距離分別為2.04cm、4.06cm、6.05cm、8.04cm、10.06cm、12.05cm，則打E點時小車的速度為0.905m/s，小車的加速度為2.00m/s²．
（2）該同學(xué)要探究加速度a和拉力F的關(guān)系，應(yīng)該保持小車質(zhì)量M不變．
（3）該同學(xué)通過數(shù)據(jù)的處理做出了a-F圖象，如圖3所示，則
①圖中的直線不過原點的原因是平衡摩擦力時木板的右端墊得過高．
②圖中的力F理論上指D，而實驗中卻用A表示．（填字母符號）
A．砂和砂桶的重力            B．小車的重力
C．小車受到的摩擦力          D．繩對小車的拉力
③此圖中直線發(fā)生彎曲的原因是隨著F的增大不再滿足沙桶質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量m＜＜M．

Answer 1

分析 根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上E點時小車的瞬時速度大�。�該實驗是探究加速度與力、質(zhì)量的三者關(guān)系，研究三者關(guān)系必須運用控制變量法．

解答 解：（1）每五個點取一個計數(shù)點，所以相鄰的計數(shù)點間的時間間隔T=0.1s，
根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上E點時小車的瞬時速度大�。�
v_E=$\frac{0.106-0.0605}{2×0.1}$=0.905m/s
根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，
得：a=$\frac{0.1205-0.0605-（0.0605-0.0204）}{0.09}$=2.00m/s²．
（2）該同學(xué)要探究加速度a和拉力F的關(guān)系，應(yīng)該保持小車質(zhì)量M不變．
（3）①圖中當(dāng)F=0時，a≠0．也就是說當(dāng)繩子上沒有拉力時，小車的加速度不為0，說明小車的摩擦力小于重力的分力，所以原因是平衡摩擦力時木板的右端墊得過高．
②圖中的力F理論上指繩對小車的拉力，而實驗中卻用砂和砂桶的重力 表示
③此圖中直線發(fā)生彎曲的原因是隨著F的增大不再滿足沙桶質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量m＜＜M．
故答案為：
（1）0.905、2.00
（2）小車質(zhì)量M
（3）①平衡摩擦力時木板的右端墊得過高
②D、A
③隨著F的增大不再滿足沙桶質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量m＜＜M

點評 要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實驗問題的能力，在平時練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識的理解與應(yīng)用．對于實驗我們要清楚每一項操作存在的理由．其中平衡摩擦力的原因以及做法在實驗中應(yīng)當(dāng)清楚．?dāng)?shù)據(jù)處理時注意單位的換算．