Question

20．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中，采用如圖1所示的裝置． 事先操作按要求完成，
（1）在驗證牛頓第二定律關(guān)于作用力一定時，加速度與質(zhì)量成反比的實驗中，在驗證牛頓第二定律的實驗中得到的兩條曲線如圖2所示．圖a的直線不過原點是由于實驗事先沒有平衡摩擦或平衡不夠；圖b的直線發(fā)生彎曲是由于沒有滿足物塊m₁遠遠大于沙和沙桶總質(zhì)量m₂造成的．
（2）對于實驗以下做法正確的是B
A．平衡摩擦力時，應將裝砂的小桶用細繩通過定滑輪系在小車上
B．每次改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力
C．實驗時，先放開小車，再接通打點計時器電源
（3）如圖3是在正確操作下得到紙帶的一部分，A、B、C、D、E為計數(shù)點，每兩個計數(shù)點之間還有4個點未畫出，量得AB=1.4cm，AC=3.6cm，AD=6.6cm，AE=10.4cm，運動的加速度大小為0.80m/s²；（結(jié)果保留兩位有效數(shù)值）

Answer 1

分析 正確理解實驗原理，明確桶和砝碼的重力可以作為小車拉力的條件，第一幅圖在拉力大于0時，物體的加速度為0，說明繩子的拉力被摩擦力平衡了，即沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．根據(jù)連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差是一恒量求出小車運動的加速度．

解答 解：（1）圖a說明在拉力大于0時，物體的加速度為0，說明合外力為0，即繩子的拉力被摩擦力平衡了，即沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，也就是沒有將長木板的末端抬高或抬高不夠．
隨著$\frac{1}{M}$增大，小車質(zhì)量在減小，因此小車質(zhì)量不再滿足遠大于砂和小砂桶的質(zhì)量，加速度不可能一直均勻增大，加速度的增大幅度將逐漸減小，最后趨近與定值g．
（2）A、平衡摩擦力時，要求小車在無動力的情況下平衡摩擦力，不需要掛任何東西．故A錯誤．
B、平衡摩擦力時，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，設木板與水平面間的夾角是θ，有：mgsinθ=μmgcosθ，可以約掉m，只需要平衡一次摩擦力．故B正確．
C、操作過程是先接通打點計時器的電源，再放開小車．并且所有應用打點計時器的實驗都是這么做的．故C錯誤．
故選：B
（3）由于每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點沒有畫出，所以相鄰的計數(shù)點間的時間間隔T=0.1s，
AB=1.4cm，BC=2.2cm，CD=3.0cm，DE=3.8cm，可知連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差為：△x=0.8cm，
根據(jù)△x=aT²得：
a=$\frac{0.008}{0.01}$=0.80m/s²；
故答案為：（1）實驗事先沒有平衡摩擦或平衡不夠；   沒有滿足物塊m₁遠遠大于沙和沙桶總質(zhì)量m₂；（2）B；（3）0.80

點評 實驗問題需要結(jié)合物理規(guī)律去解決．對于實驗我們要清楚每一項操作存在的理由．比如為什么要平衡摩擦力，為什么要先接通電源后釋放紙帶等．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．其中平衡摩擦力的原因以及做法在實驗中應當清楚．