Question

9．在探究加速度a與物體所受合力F及質量m關系的實驗中，如圖1所示為實驗裝置簡圖．

（1）實驗前，要將帶有滑輪的木板另一端墊起，目的是平衡摩擦力，為減小系統(tǒng)誤差，應使小車和砝碼的總質量遠遠大于（填“遠遠小于”、“遠遠大于”或“等于”）小盤和重物的總質量．
（2）某同學順利地完成了實驗，如圖2是他在實驗中得到的一條紙帶，圖中A、B、C、D、E為相鄰計數點，兩相鄰計數點之間的時間間隔為0.10s，標出的數據單位為cm，則打點計時器在打C點時小車的瞬時速度大小是0.10m/s，根據紙帶所提供的數據可算得小車的加速度大小為0.20m/s²．（保留二位有效數字）
（3）在探究加速度與力和質量的關系的實驗中，下列說法中不正確的是B．
A．本實驗中探究加速度與力和質量的關系，采用了控制變量法
B．在研究小車加速度與合外力的關系時，要不斷改變研究對象小車的質量
C．平衡摩擦力的目的是為了讓小車受到的合外力可以用繩子拉力來替代
D．在用圖象處理數據尋找加速度與質量的關系時，應以加速度為縱坐標，質量的倒數為橫坐標．

Answer 1

分析 （1）實驗中為了使繩子的拉力等于小車的合力，需平衡摩擦力，為了使繩子的拉力等于小盤和重物的重力，要滿足小車和砝碼的總質量遠遠大于小盤和重物的質量．
（2）根據某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出C點的瞬時速度，根據連續(xù)相等時間內的位移之差是一恒量求出小車的加速度．
（3）根據實驗的原理以及操作中的注意事項確定不正確的選項．

解答 解：（1）實驗前，要將帶有滑輪的木板另一端墊起，目的是平衡摩擦力，為了減小系統(tǒng)誤差，使得小盤和重物的總重力等于繩子的拉力，應使小車和砝碼的總質量遠遠大于小盤和重物的總質量．
（2）C點的瞬時速度為：${v}_{C}=\frac{{x}_{BD}}{2T}=\frac{（2.76-0.72）×1{0}^{-2}}{0.2}$m/s=0.10m/s，
根據△x=aT²，運用逐差法得：$a=\frac{{x}_{CE}-{x}_{AC}}{4{T}^{2}}=\frac{（4.08-1.64-1.64）×1{0}^{-2}}{4×0.01}$=0.20m/s²．
（3）探究加速度與力和質量的關系，采用的實驗方法是控制變量法，故A正確．
B、探究小車加速度與合力的關系時，要保持小車質量不變，故B不正確．
C、平衡摩擦力的目的是讓繩子的拉力等于小車的合力，故C正確．
D、尋找加速度與質量的關系時，要作出線性關系圖線，所以應以加速度為縱坐標，質量的倒數為橫坐標．故D正確．
本題選不正確的，故選：B．
故答案為：（1）平衡摩擦力，遠遠大于，（2）0.10，0.20，（3）B．

點評 解決本題的關鍵知道實驗的原理以及操作中的注意事項，掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度和加速度，關鍵是勻變速直線運動推論的運用．