Question

11．某研究性學(xué)習(xí)小組分別用如圖甲所示的裝置進行以下實驗：“探究加速度與合外力的關(guān)系”．裝置中，小車質(zhì)量為M，砂桶和砂子的總質(zhì)量為m，通過改變m來改變小車所受的合外力大小，小車的加速度a可由打點計時器和紙帶測出．現(xiàn)保持小車質(zhì)量M不變，逐漸增大砂桶和砂的總質(zhì)量m進行多次實驗，得到多組a、F值（F為彈簧秤的示數(shù)）．

（1）為了減小實驗誤差，下列做法正確的是AC
A需平衡小車的摩擦力
B沙桶和沙的總質(zhì)量要遠小于小車的質(zhì)量
C滑輪摩擦足夠小，繩的質(zhì)量要足夠輕
D先釋放小車，后接通打點計時器的電源
（2）某同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出了圖2所示的一條過坐標(biāo)原點的斜直線，其中縱軸為小車的加速度大小，橫軸應(yīng)為D；
A.$\frac{1}{M}$   B.$\frac{1}{m}$  C．mg  D．F
（3）當(dāng)砂桶和砂的總質(zhì)量較大導(dǎo)致a較大時，圖線C（填選項前的字母）
A．逐漸偏向縱軸 B．逐漸偏向橫軸  C．仍保持原方向不變
（4）圖3為上述實驗中打下的一條紙帶，A點為小車剛釋放時打下的起始點，每兩點間還有四個計時點未畫出，測得 AB=2.0cm、AC=8.0cm、AE=32.0cm，打點計時器的頻率為 50Hz，則小車的加速度4m/s²．

Answer 1

分析 （1）實驗前要平衡摩擦力，實驗時要先接通電源，然后釋放小車，根據(jù)實驗原理與實驗注意事項分析答題．
（2）應(yīng)用牛頓第二定律求出圖象的函數(shù)表達式，然后分析答題．
（3）根據(jù)小車受力情況，根據(jù)實驗原理分析答題．
（4）應(yīng)用勻變速直線運動的推論公式△x=at²可以求出加速度的大�。�

解答 解：（1）A、實驗前需要配合摩擦力，使小車受到的合力等于繩子的拉力，故A正確；
B、小車受到的拉力可以由彈簧測力計測出，沙桶和沙的總質(zhì)量不需要遠小于小車的質(zhì)量，故B錯誤；
C、滑輪的摩擦和繩子的質(zhì)量會影響示數(shù)，所以要求滑輪摩擦足夠小，繩的質(zhì)量足夠輕，減小實驗誤差，故C正確；
D、應(yīng)先接通打點計時器的電源，再釋放小車，故D錯誤．故選AC．
（2）探究加速度與合外力的關(guān)系實驗要控制小車質(zhì)量M不變，由牛頓第二定律得：a=$\frac{1}{M}$F，M一定時a與F成正比，應(yīng)作出a-F圖象，故選D；
（3）因為彈簧秤直接測出了拉力大小，與沙桶和沙的總質(zhì)量無關(guān)，當(dāng)砂桶和砂的總質(zhì)量較大時a較大，小車受到的拉力不受砂和砂桶質(zhì)量的影響，a-F圖象仍保持原方向不變，仍然是一條直線，故選C；
（4）每兩點間還有四個計時點未畫出，計數(shù)點間的時間間隔：t=0.02×5=0.1s，
由勻變速直線運動的推論△x=at²可知，加速度：a=$\frac{CE-AC}{（2t）^{2}}$=$\frac{0.320-0.08-0.08}{（2×0.1）^{2}}$=4m/s²；
故答案為：（1）AC；（2）D；（3）C；（4）4．

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，能利用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實驗問題的能力，在平時練習(xí)中要加強基礎(chǔ)知識的理解與應(yīng)用，提高解決問題能力．