Question

7．如圖 （a）為某同學設(shè)計的“探究加速度與物體所受合力F及質(zhì)量m的關(guān)系”實驗裝置簡圖，A為小車，B為電火花計時器，C為裝有砝碼的小桶，D為一端帶有定滑輪的長方形木板．在實驗中認為細線對小車拉力F的大小等于砝碼和小桶的總重力，小車運動加速度a可用紙帶上的點求得．

（1）關(guān)于該實驗，下列說法中正確的是BC．
A．用砝碼和小桶的總重力來表示F，會產(chǎn)生偶然誤差
B．為消除摩擦力對實驗的影響，可以把木板D的左端適當墊高
C．電火花計時器也可以使用直流電源
D．木板D的左端被墊高后，圖中細線應保持水平
（2）圖（b）是實驗中獲取的一條紙帶的一部分，其中0、1、2、3、4是計數(shù)點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個點（圖中未標出），計數(shù)點間的距離如圖所示，打“3”計數(shù)點時小車的速度大小為0.26m/s，由紙帶求出小車的加速度的大小a=0.50m/s²．（計算結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）
（3）在“探究加速度與力的關(guān)系”時，保持小車的質(zhì)量不變，改變小桶中砝碼的質(zhì)量，該同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F關(guān)系圖線如圖（c）所示，該圖線不通過坐標原點，試分析圖線不通過坐標原點的原因為平衡摩擦力過度．

Answer 1

分析 探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系實驗中為了減小實驗的系統(tǒng)誤差，要注意兩點：①要平衡摩擦力；②要使小車的質(zhì)量遠大于砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量；根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上3點時小車的瞬時速度大小，根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大�。�

解答 解：（1）A、由于砝碼和小桶加速下滑，處于失重狀態(tài)，故拉力小于重力，故用砝碼和小桶的總重力來表示拉力F，偏大，產(chǎn)生系統(tǒng)誤差，不是偶然誤差，故A錯誤；
B、為消除摩擦力對實驗的影響，可以把木板D的左端適當墊高來平衡摩擦力，故B正確；
C、打點計時器都使用交流電源，故C正確；
D、木板D的左端被墊高后，圖中細線應保持與長木板保持平行，不是水平，故D錯誤；
故選：BC
（2）每相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點（圖中未標出），所以相鄰的計數(shù)點間的時間間隔T=0.1s，
根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上3點時小車的瞬時速度大小．得：
v₃=$\frac{{x}_{24}^{\;}}{2T}$=$\frac{2.40+2.88}{0.2}×1{0}_{\;}^{-2}$=0.26m/s
根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，得：
a=$\frac{{x}_{24}^{\;}-{x}_{02}^{\;}}{4{T}_{\;}^{2}}$=$\frac{（2.40+2.88）-（1.40+1.89）}{4×0．{1}_{\;}^{2}}×1{0}_{\;}^{-2}$=0.50m/s²，
（3）當F=0時，a≠0．也就是說當繩子上沒有拉力時小車就有加速度，這是平衡摩擦力時木板傾角θ太大，即平衡摩擦力過度引起的．
故答案為：（1）BC；（2）0.26，0.50；（3）平衡摩擦力過度

點評 要提高應用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實驗問題的能力，在平時練習中要加強基礎(chǔ)知識的理解與應用．探究加速與力的關(guān)系實驗時，要平衡摩擦力、應根據(jù)紙帶求出小車的加速度，掌握實驗的實驗注意事項是正確解題的關(guān)鍵．