Question

4．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中：

①某組同學(xué)用如圖1所示裝置，采用控制變量的方法，來(lái)研究在小車質(zhì)量不變的情況下，小車的加速度與小車受到的合外力的關(guān)系．下列措施中需要并且正確的是ACD（多選）
A．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
B．每次改變拉小車的拉力后都需要重新平衡摩擦力
C．實(shí)驗(yàn)中通過(guò)在塑料桶中增加砝碼來(lái)改變小車受到的拉力
D．每次小車都要從同一位置開(kāi)始運(yùn)動(dòng)
E．實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先釋放小車，然后再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源
②實(shí)驗(yàn)中，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄紙帶運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50HZ．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條紙帶如圖2所示，A、B、C、D、E、F、G為我們?cè)诩垘�上所選的計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間有四個(gè)小點(diǎn)未畫出，已知AB=5.00cm，BC=7.10cm，CD=9.10cm，DE=11.00cm，EF=12.90cm，F(xiàn)G=15.10cm．根據(jù)紙帶計(jì)算小車的加速度a=1.98m/s²（計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字）
③某組同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出a-F圖象如圖3所示，那么該組同學(xué)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題可能是B
A．實(shí)驗(yàn)中未平衡摩擦力
B．實(shí)驗(yàn)中平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角太大
C．實(shí)驗(yàn)中繩子拉力方向沒(méi)有跟長(zhǎng)木板平行
D．實(shí)驗(yàn)中小車質(zhì)量發(fā)生變化．

Answer 1

分析 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(wú)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(guò)程是先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再放開(kāi)小車．小車的加速度應(yīng)根據(jù)打出的紙帶求出．
能夠知道相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔．利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，作差法求解加速度．

解答 解：（1）A、實(shí)驗(yàn)首先要平衡摩擦力，使小車受到合力就是細(xì)繩對(duì)小車的拉力，故A正確；
B、由于平衡摩擦力之后有Mgsinθ=μMgcosθ，故tanθ=μ．所以無(wú)論小車的質(zhì)量是否改變，小車所受的滑動(dòng)摩擦力都等于小車的重力沿斜面的分力，改變小車質(zhì)量即改變拉小車?yán)�力，不需要重新平衡摩擦力；故B錯(cuò)誤；
C、實(shí)驗(yàn)中，要保證塑料桶和所添加砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，這樣才能使得塑料桶和所添加砝碼的總重力近似等于細(xì)繩對(duì)小車的拉力，所以實(shí)驗(yàn)中通過(guò)在塑料桶中增加砝碼來(lái)改變小車受到的拉力，故C正確；
D、每次小車都需要要從同一位置開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，故D正確；
E、實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源，后放開(kāi)小車，故E錯(cuò)誤；
故選：ACD．
（2）根據(jù)a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$ 得：
a=$\frac{{x}_{DG}-{x}_{AD}}{9{T}^{2}}$=$\frac{（0.151+0.129+0.11）-（0.091+0.071+0.05）}{9×0．{1}^{2}}$=1.98m/s²．
（3）從圖1可知在拉力F=0時(shí)物體的加速度不為0，即合外力不為0，圖1縱軸的截距大于0，
說(shuō)明在無(wú)拉力的情況下物體的加速度大于0，即在平衡摩擦力時(shí)，長(zhǎng)木板傾角過(guò)大（平衡摩擦力過(guò)度）．故B正確，ACD錯(cuò)誤；
故答案為：（1）ACD；（2）1.98；（3）B．

點(diǎn)評(píng) 該題考查了實(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(guò)平衡摩擦力，小車受到的合力不等于鉤碼的重力．