Question

(12分)某同學(xué)設(shè)計(jì)了如題圖10所示的裝置來(lái)“探究加速度與力的關(guān)系”，彈簧秤固定在一合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪，細(xì)繩的兩端分別與彈簧秤的掛鉤和礦泉水瓶連接，在桌面上畫(huà)出兩條平行線MN、PQ，并測(cè)出間距d，開(kāi)始時(shí)先將木板置于MN處，然后緩慢地向瓶中加水，直到木板剛剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)為止，記下彈簧秤的示數(shù)F₀，以此表示滑動(dòng)摩擦力的大小，再將木板放回原處并按住，繼續(xù)向瓶中加少量水，記下彈簧秤的示數(shù)F₁，然后釋放木板，并用秒表記下木板運(yùn)動(dòng)到PQ處的時(shí)間t。

⑴木板的加速度可以用d、t表示為a＝       ；
⑵改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn)，確定加速度a與彈簧秤示數(shù)F₁的關(guān)系，下列圖象能表示該同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是       ；

⑶用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點(diǎn)是       。

A．可以改變滑動(dòng)摩擦力的大小

B．可以更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

C．可以比較精確地測(cè)出摩擦力的大小

D．可以獲得更大的加速度以提高實(shí)驗(yàn)精度

Answer 1

⑴a＝；⑵C；⑶BC

解析試題分析：⑴根據(jù)題意可知，當(dāng)彈簧秤的示數(shù)為F₁時(shí)，釋放木板，木板做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移公式有：d＝，解得：a＝；
⑵對(duì)木板、彈簧秤、細(xì)繩、礦泉水瓶及瓶中水整體，具有了相同大小的加速度，設(shè)木板和彈簧秤的質(zhì)量為M，礦泉水瓶及瓶中水的質(zhì)量為m，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中是按住木板，讀取彈簧秤的讀數(shù)為F₁，根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件可知F₁＝mg，對(duì)系統(tǒng)整體，根據(jù)牛頓第二定律有：a＝＝－，所以在mM時(shí)，a＝－＝－，圖線的縱截距為負(fù)值(或橫截距為正值)，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；當(dāng)不滿足mM，即F₁較大時(shí)時(shí)，圖線不再為直線，且加速度將變化得較慢，即向下彎曲，故選項(xiàng)C正確；選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
⑶由于水的質(zhì)量幾乎可以連續(xù)變化，因此實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，故選項(xiàng)B正確；且在水平方向上，木板和彈簧秤整體只受細(xì)繩的拉力和桌面的滑動(dòng)摩擦力f作用，當(dāng)木板剛剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)整體處于平衡狀態(tài)，且木板所受的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力f，因此有：f＝F₀，因此可以比較精確地測(cè)出摩擦力的大小，故選項(xiàng)C正確；滑動(dòng)摩擦力大小的影響因素為滑動(dòng)摩擦因數(shù)(取決于接觸面的材料和粗糙程度)、正壓力大小，顯然本實(shí)驗(yàn)中這些決定因素未發(fā)生變化，所以不能改變滑動(dòng)摩擦力的大小，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)加速度很大時(shí)，對(duì)時(shí)間的測(cè)量精度會(huì)有所下降，且用掛鉤碼的方法也能達(dá)到這一效果，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
考點(diǎn)：本題主要考查了“探究加速度與力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，屬于中檔題。