Question

3．用如圖1所示裝置做“探究物體的加速度跟力的關系”的實驗．實驗時保持小車的質量不變，用鉤碼所受的重力作為小車受到的合力，用打點計時器和小車后端拖動的紙帶測出小車運動的加速度．

（1）在探究物體的加速度與力的關系時，應保持物體的質量不變，分別改變施加在物體上的水平拉力F，測出相對應的加速度a；在探究物體的加速度與物體質量的關系時，應保持力不變，分別改變物體的質量m，測出相對應的加速度a．
（2）為了更直觀地反映物體的加速度a與物體質量m的關系，往往用二者的關系圖象表示出來，該關系圖象最好應選用C．
A．a-m圖象  B．m-a圖解   C．a-$\frac{1}{m}$圖解   D．$\frac{1}{a}$-$\frac{1}{m}$圖解
（3）實驗時先不掛鉤碼，反復調整墊木的左右位置，直到小車做勻速直線運動，這樣做的目的是平衡摩擦力．
（4）圖2為實驗中打出的一條紙帶的一部分，從比較清晰的點跡起，在紙帶上標出了連續(xù)的5個計數點A、B、C、D、E，相鄰兩個計數點之間都有4個點跡沒有標出，測出各計數點到A點之間的距離，如圖2所示．已知打點計時器接在頻率為50Hz的交流電源兩端，則此次實驗中小車運動的加速度的測量值a=1.0 m/s²．（結果保留兩位有效數字）
（5）實驗時改變所掛鉤碼的質量，分別測量小車在不同外力作用下的加速度．根據測得的多組數據畫出a-F關系圖線，如圖3所示．此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此現(xiàn)象的主要原因可能是C．（選填下列選項的序號）
A．小車與平面軌道之間存在摩擦
B．平面軌道傾斜角度過大
C．所掛鉤碼的總質量過大
D．所用小車的質量過大．

Answer 1

分析 （1、2）利用控制變量法研究三個物理量之間的關系，即可求解；從形象直觀的角度分析．（3）探究物體加速度與力的關系實驗中，要使小車受到的拉力等于鉤碼的重力，在實驗前應平衡摩擦力；根據紙帶數據，由△x=at²可求小車的加速度．
（4）為使繩子拉力近似等于砝碼和砝碼盤的重力，應滿足砝碼和砝碼盤的質量遠小于小車的質量．
（5）為使繩子拉力近似等于砝碼和砝碼盤的重力，應滿足砝碼和砝碼盤的質量遠小于小車的質量．

解答 解：（1）據控制變量法可知，在探究物體的加速度與力的關系時，應保持物體的質量不變；在探究物體的加速度與物體質量的關系時，應保持力不變，分別改變物體的質量m，測出相對應的加速度a．
（2）物體的加速度a與物體質量m的關系，往往用形象直觀的關系圖象表示出來，即用a-$\frac{1}{m}$圖象反映，a與質量的倒數成正比例函數，即a與m 成反比，故ABD錯誤，C正確．
故選：C．
（3）實驗時繩的下端先不掛鉤碼，反復調整墊木的左右位置，直到小車做勻速直線運動，以使小車的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小車的合力就是繩子的拉力．這樣做的目的是平衡小車運動中所受的摩擦阻力．
（4）計數點間的時間間隔 T=0.02s×5=0.1s，
由△x=aT²可得：小車的加速度為：a=$\frac{{x}_{cE}-{x}_{AC}}{4{T}^{2}}$=$\frac{0.2160-0.0879-0.0879}{4×0.01}m/{s}^{2}$=1.0m/s²．
（5）隨著力F的增大，即砝碼和小盤總質量的增大，不再滿足砝碼和小盤的質量遠小于小車的質量，因此曲線上部出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象，故ABD錯誤，C正確；
故選：C．
故答案為：（1）物體質量；   力；  （2）C； （3）平衡摩擦力；（4）1.0；（5）C．

點評 對于實驗，我們要從實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數據處理、實驗注意事項這幾點去理解．對牛頓第二定律實驗中關鍵明確平衡摩擦力的原因和要求滿足砝碼總質量遠小于小車質量的理由．