Question

3．某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖1所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系．
（1）下列做法中正確的是AD（填字母代號(hào)）．
A．調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳�小車的�?xì)繩與長(zhǎng)木板保持平行
B．調(diào)節(jié)木板傾斜度以平衡小車受到的摩擦力時(shí)，將裝有沙子的小桶通過定滑輪拴在小車上
C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開小車再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源
D．通過增減小車上的砝碼改變質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力
（2）實(shí)驗(yàn)中為減小系統(tǒng)誤差，應(yīng)使小車和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于（填“遠(yuǎn)小于”，“遠(yuǎn)大于”或“等于”）沙子和桶的質(zhì)量．
（3）某次實(shí)驗(yàn)中計(jì)時(shí)器在紙帶上依次打出一系列的點(diǎn)，取A、B、C、D、E四個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，距離如圖2所示，每?jī)蓚�(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，且計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期為0.02s，則打C點(diǎn)的瞬間，小車的速度大小為0.11m/s，小車運(yùn)動(dòng)的加速度a=0.20m/s²．（計(jì)算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）

（4）某同學(xué)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出如圖3的a-F圖象，其中F₀和-a₀分別是圖線與橫軸、縱軸的交點(diǎn)．由圖象可知該同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)小車和砝碼的總質(zhì)量M=$\frac{{F}_{0}}{{a}_{0}}$（用圖中的已知量字母表示）．

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)的操作步驟和操作細(xì)節(jié)；
（2）當(dāng)m＜＜M時(shí)，即當(dāng)砝碼和小桶的總重力要遠(yuǎn)小于小車的重力，繩子的拉力近似等于砝碼和小桶的總重力；
（3）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上C點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大�。�根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小；
（4）a-F圖象斜率的倒數(shù)表示質(zhì)量，根據(jù)圖象求解．

解答 解：（1）A、調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳�小車的�?xì)繩與長(zhǎng)木板保持平行，故A正確；
B、平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將繩從小車上拿去，輕輕推動(dòng)小車，是小車沿木板運(yùn)動(dòng)，通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出來的紙帶判斷小車是否勻速運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；
C、實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先放開小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，由于小車運(yùn)動(dòng)較快，可能會(huì)使打出來的點(diǎn)很少，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，故C錯(cuò)誤；
D、每次改變小車的質(zhì)量時(shí)，小車的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力，故D正確．
故選：AD．
（2）當(dāng)m＜＜M時(shí)，即當(dāng)砝碼和小桶的總重力要遠(yuǎn)小于小車的重力，繩子的拉力近似等于砝碼和小桶的總重力；
（3）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度，
得：v_c=$\frac{{x}_{BD}}{2T}=\frac{0.01+0.012}{0.2}$═0.11m/s
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，
得：a=$\frac{△x}{{T}^{2}}=\frac{0.002}{0.01}$=0.20m/s²．
（4）根據(jù)牛頓第二定律得：a=$\frac{F}{M}$，則a-F圖象斜率的倒數(shù)表示質(zhì)量，則由圖象可知該同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)小車和砝碼的總質(zhì)量M=$\frac{{F}_{0}}{{a}_{0}}$
故答案為：（1）AD；（2）遠(yuǎn)大于；（3）0.11；0.20；（4）$\frac{{F}_{0}}{{a}_{0}}$

點(diǎn)評(píng) 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)，然后熟練應(yīng)用物理規(guī)律來解決實(shí)驗(yàn)問題，難度適中．