Question

15．用如圖1所示裝置做“探究物體的加速度跟力的關(guān)系”的實驗．實驗時保持小車的質(zhì)量不變，用鉤碼所受的重力作為小車受到的合力，用打點計時器和小車后端拖動的紙帶測出小車運動的加速度．
（1）實驗時先不掛鉤碼，反復調(diào)整墊木的左右位置，直到小車做勻速直線運動，這樣做的目的是平衡摩擦力．
（2）圖2為實驗中打出的一條紙帶的一部分，從比較清晰的點跡起，在紙帶上標出了連續(xù)的5個計數(shù)點A、B、C、D、E，相鄰兩個計數(shù)點之間都有4個點跡沒有標出，測出各計數(shù)點到A點之間的距離，如圖2所示．已知打點計時器接在頻率為50Hz的交流電源兩端，則此次實驗中小車運動的加速度的測量值a=1.0 m/s²．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（3）實驗時改變所掛鉤碼的質(zhì)量，分別測量小車在不同外力作用下的加速度．根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)畫出a-F關(guān)系圖線，如圖3所示．此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此現(xiàn)象的主要原因可能是C．（選填下列選項的序號）
A．小車與平面軌道之間存在摩擦
B．平面軌道傾斜角度過大
C．所掛鉤碼的總質(zhì)量過大
D．所用小車的質(zhì)量過大．

Answer 1

分析 （1）為了使繩子的拉力等于小車的合力，需平衡摩擦力；
（2）根據(jù)連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差，運用逐差法求出加速度的大小；
（3）為使繩子拉力近似等于鉤碼的重力，應(yīng)滿足鉤碼的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量．

解答 解：（1）實驗時先不掛鉤碼，反復調(diào)整墊木的左右位置，直到小車做勻速直線運動，這樣做的目的是平衡摩擦力．
（2）根據(jù)△x=aT²，運用逐差法得：a=$\frac{{x}_{CE}-{x}_{AC}}{4{T}^{2}}=\frac{0.2160-0.0879-0.0879}{0.04}$=1.0m/s²．
（3）隨著力F的增大，即鉤碼質(zhì)量的增大，不再滿足鉤碼的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，因此曲線上部出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象，故ABD錯誤，C正確；
故選：C．
故答案為：（1）平衡摩擦力；（2）1.0；（3）C

點評 對于實驗，我們要從實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)處理、實驗注意事項這幾點去理解．對牛頓第二定律實驗中關(guān)鍵明確平衡摩擦力的原因和要求滿足砝碼總質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量的理由．