Question

3．同學(xué)們利用如圖1所示裝置，分組來做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)．
（1）在研究小車質(zhì)量不變的情況下，小車的加速度與小車所受力的關(guān)系．下列說法正確的是AC
A．該實(shí)驗(yàn)首先要平衡小車受到的阻力，這樣小車受到的合力大小等于細(xì)繩對(duì)小車的拉力
B．實(shí)驗(yàn)中平衡小車受到的阻力的方法是在砝碼盤中添加砝碼，使小車勻速滑動(dòng)
C．實(shí)驗(yàn)中通過在砝碼盤中增加砝碼米改變小車受到的拉力
D．實(shí)驗(yàn)中每次小車都必須從同一位置開始運(yùn)動(dòng)
（2）在實(shí)驗(yàn)中，打出了一條紙條，計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s，從比較清晰的點(diǎn)起，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，如圖2所示，量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離，則該小車的加速度 a=0.16m/s²．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（3）小組甲按計(jì)劃完成實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，畫出小車的$a-\frac{1}{M}$圖象如圖3中甲所示，從圖象3甲中可以得出，當(dāng)小車的質(zhì)量為0.5kg時(shí)，它的加速度為1m/s²．
小組乙按計(jì)劃完成實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，畫出小車的a-F圖象如圖3乙所示，該圖線不通過原點(diǎn)，請(qǐng)你分析其主要原因可能是未能平衡小車受到的阻力．

Answer 1

分析 （1）探究加速度與力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要平衡摩擦力，平衡摩擦力時(shí)，要求小車在無動(dòng)力的情況下平衡摩擦力，不需要掛任何東西．平衡摩擦力時(shí)，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：mgsinθ=μmgcosθ，可以約掉m，只需要平衡一次摩擦力．操作過程是先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再放開小車．小車的加速度應(yīng)根據(jù)打出的紙帶求出，對(duì)于釋放小車的位置可以不確定．
（2）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��；
（3）$a-\frac{1}{M}$的關(guān)系圖線是一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線說明物體所受的合力是定值，根據(jù)牛頓第二定律F=ma即可求出恒力的大小，進(jìn)而求出物體的為2.0kg時(shí)的加速度．

解答 解：（1）A、實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要平衡摩擦力，使小車受到的合力就是細(xì)繩對(duì)小車的拉力，故A正確；
B、平衡摩擦力的方法就是，小車與紙帶相連，小車前面不掛小桶，把小車放在斜面上給小車一個(gè)初速度，看小車能否做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；
C、實(shí)驗(yàn)中通過在塑料桶中增加砝碼來改變小車受到的拉力，故C正確；    
D、對(duì)于小車釋放的位置，不需要從同一位置開始，故D錯(cuò)誤；
故選：AC．
（2）每打五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，又因打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)，所以相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間T=0.1s；
在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移差為常數(shù)即△x=aT²，
將△x=0.16cm和T=0.1s帶入解得a=0.16m/s²；
（3）由于圖可知$a-\frac{1}{M}$的關(guān)系圖線是一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線說明物體所受的合力是定值，
當(dāng)物體的加速度a=0.2m/s²時(shí)物體的質(zhì)量M=$\frac{1}{0.4}$，
根據(jù)牛頓第二定律F=Ma可得作用在物體上的恒力F=Ma=$\frac{1}{0.4}×$0.2=0.5N．
根據(jù)牛頓第二定律F=ma可得a=$\frac{F}{M}$=$\frac{0.5}{0.5}$m/s²=1m/s²
小車的a-F圖象，該圖線不通過原點(diǎn)，即有外力，也沒有加速度產(chǎn)生，其主要原因可能是：未能平衡小車受到的阻力（摩擦力）．
故答案為：（1）AC；  （2）0.16；（3）1；未能平衡小車受到的阻力（摩擦力）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理分析，知道實(shí)驗(yàn)原理及注意事項(xiàng)即可正確解題；探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，要平衡小車受到的摩擦力，不平衡摩擦力、或平衡摩擦力不夠、或過平衡摩擦力，小車受到的合力不等于鉤碼的重力．
學(xué)會(huì)讀圖是解決圖象問題的必備能力，如本題中根據(jù)$a-\frac{1}{M}$的關(guān)系圖線是一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線能夠得出物體所受的合力是定值，根據(jù)任意一個(gè)坐標(biāo)能夠知道此時(shí)物體的質(zhì)量和加速度．