Question

某實(shí)驗(yàn)小組用如圖1所示器材“探究a與F、m之間的關(guān)系”

（1）關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的要求，以下說法正確的有

B

A．小車的質(zhì)量要遠(yuǎn)小于砝碼和托盤的總質(zhì)量
B．要采用控制變量法探究a與F、m之間的關(guān)系
C．平衡阻力時，最好先取下細(xì)繩、托盤和紙帶，再改變長木板傾斜程度
D．要先釋放小車，再接通打點(diǎn)計時器的電源
（2）連接細(xì)繩及托盤，放入砝碼，通過實(shí)驗(yàn)得到圖2所示的紙帶．紙帶上O為小車運(yùn)動起始時刻所打的點(diǎn)，選取計數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G．相鄰兩計數(shù)點(diǎn)之間有四個點(diǎn)未畫出．由以上數(shù)據(jù)可算出打C點(diǎn)時小車速度大小為

0.755

m/s；打該紙帶的過程中小車的加速度大小為

0.989

m/s² （以上計算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）．
（3）如果平衡阻力時，已經(jīng)取下細(xì)繩和托盤，并且通過改變長木板傾斜程度，達(dá)到了完全平衡摩擦力的要求．實(shí)驗(yàn)前已測得小車質(zhì)量為1kg，托盤的質(zhì)量5×10^-3kg，在上述實(shí)驗(yàn)過程中該組同學(xué)放入托盤中的砝碼質(zhì)量約為

0.096

kg（g取9.8m/s²，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析：1、本實(shí)驗(yàn)中要保證砝碼和托盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量；該實(shí)驗(yàn)采用了“控制變量法”，即在研究加速度、質(zhì)量、力這三個物理量中任意兩個之間的關(guān)系時，要保持另一個不變；為了使繩子的拉力等于小車的合外力，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前要進(jìn)行平衡摩擦力，具體做法是：適當(dāng)墊高長木板不帶定滑輪的一端，輕推未掛沙桶的小車，恰使拖有紙帶的小車勻速下滑；實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源，后放開小車．
2、相鄰兩個計數(shù)點(diǎn)之間有四個點(diǎn)沒畫出，故有5個0.02s；根據(jù)平均速度等于中間時刻的瞬時速度求解計數(shù)點(diǎn)3所對應(yīng)的速度大小；根據(jù)公式△x=aT²求解加速度．
3、平衡摩擦力后小車受到的合力等于砝碼和托盤的總重力，根據(jù)牛頓第二定律有（m_盤+m_碼）g=Ma，代入數(shù)據(jù)計算即可．

解答：解：（1）A、實(shí)驗(yàn)中，要保證砝碼和托盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，這樣才能使得砝碼和托盤的總重力近似等于細(xì)繩對小車的拉力，故A錯誤．
B、該實(shí)驗(yàn)采取控制變量法，在探究物體的加速度與力的關(guān)系時，應(yīng)保持質(zhì)量M不變，在探究物體的加速度與物體的質(zhì)量的關(guān)系時，應(yīng)保持力F不變．故B正確．
C、為了使繩子的拉力等于小車的合外力，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前要進(jìn)行平衡摩擦力，具體做法是：適當(dāng)墊高長木板不帶定滑輪的一端，輕推未掛沙桶的小車，恰使拖有紙帶的小車勻速下滑．即紙帶不能取下，故C錯誤．
D、實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源，后放開小車，故D錯誤．
故選：B．
（2）每相鄰兩個計數(shù)點(diǎn)之間有四個點(diǎn)沒畫出，故：T=5×0.02s=0.10s
平均速度等于中間時刻的瞬時速度，故計數(shù)點(diǎn)C的速度等于B到D的平均速度，有：vC=

xBD

2T

=

0.367-0.216

2×0.1

m/s=0.755m/s．
根據(jù)公式△x=aT²，小車的加速度為：a=

xDG-xAD

(3T)2

=

(0.6677-0.3670)-(0.3670-0.1550)

9×0．12

m/s²≈0.989m/s²
（3）平衡摩擦力后小車受到的合力等于砝碼和托盤的總重力，根據(jù)牛頓第二定律（m_盤+m_碼）g=Ma
所以m碼=

Ma

g

-m盤=

1×0.989

9.8

-5×10-3kg=0.096kg
故答案為：（1）B；（2）0.755；0.989；（3）0.096．

點(diǎn)評：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，關(guān)鍵會根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的推論式進(jìn)行判斷：根據(jù)公式△x=aT²求解加速度，根據(jù)平均速度等于中間時刻的瞬時速度求解瞬時速度．