Question

在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中：
（1）以下實驗操作，正確的是

 

．
A．平衡摩擦力時，應(yīng)將空砝碼盤用細(xì)線跨過定滑輪系在小車上，讓細(xì)線與長木板平行
B．平衡摩擦力時，應(yīng)將紙帶連接在小車上并穿過打點計時器
C．每次改變小車質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力
D．實驗時，應(yīng)先釋放小車，再接通電源
（2）為了探究小車（包括里面所裝鉤碼）總質(zhì)量M一定時，加速度a與合力F的定量關(guān)系，需要在砝碼盤里面添加砝碼來改變小車所受到的合力．砝碼質(zhì)量m和小車總質(zhì)量M分別選取下列四組值：

 

A．M=500g，m分別為50g、70g、100g、125g
B．M=500g，m分別為20g、30g、40g、50g
C．M=200g，m分別為50g、70g、100g、125g
D．M=200g，m分別為30g、40g、50g、60g
若其它操作都正確，那么應(yīng)該選用

 

組值（選填字母代號）進行實驗時的實驗誤差較小．
（3）下圖是實驗中得到的一條已打點的紙帶，紙帶上的A、B、C、D、E、F、G均為相鄰計數(shù)點，已知打點計時器的打點周期為0.02s，相鄰兩個計數(shù)點之間還有4個計時點未畫出，相鄰計數(shù)點之間的距離已標(biāo)注在圖上，則小車運動的加速度大小a=

 

m/s²，打C點時的速度大小v_C=

 

m/s．（以上結(jié)果都保留2位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析：（1）探究加速度與拉力的關(guān)系實驗時，要平衡摩擦力，平衡摩擦力時，要求小車在無動力的情況下平衡摩擦力，不需要掛任何東西．本實驗的變量比較多，有加速度、力、質(zhì)量等，因此為了探究它們之間關(guān)系，采用了控制變量法；操作過程是先接通打點計時器的電源，再放開小車；
（2）實驗時要求小車質(zhì)量M要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于砂及砂桶的質(zhì)量m，根據(jù)這個要求做出選擇即可．
（3）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，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C點時小車的瞬時速度大�。�

解答：解：（1）A、平衡摩擦力時，應(yīng)將繩從小車上拿去，輕輕推動小車，小車沿木板運動，通過打點計時器打出來的紙帶判斷小車是否勻速運動．故A錯誤．
B、平衡摩擦力時，應(yīng)將紙帶連接在小車上并穿過打點計時器．故B正確．
C、每次改變小車的質(zhì)量時，小車的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力．故C正確
D、實驗時，如果先放開小車，再接通打點計時器電源，由于小車運動較快，可能會使打出來的點很少，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，所以應(yīng)該先接通電源，再放開小車．故D錯誤．
故選：BC．
（2）實驗時要求小車質(zhì)量M要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于砂及砂桶的質(zhì)量m，只有B中M與m相差最大，
故選：B
（3）由于每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點沒有畫出，所以相鄰的計數(shù)點間的時間間隔T=0.1s，
設(shè)A到B之間的距離為x₁，以后各段分別為x₂、x₃、x₄、x₅、x₆，
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：x₄-x₁=3a₁T² 
x₅-x₂=3a₂T² 
 x₆-x₃=3a₃T² 
為了更加準(zhǔn)確的求解加速度，我們對三個加速度取平均值
得：a=

1

3

（a₁+a₂+a₃）
即小車運動的加速度計算表達式為：a=

(x4+x5+x6)-(x1+x2+x3)

9T2

=

(0.0537+0.0628+0.0720)-(0.0267+0.0357+0.0446)

9×(0.1)2

m/s²=0.91m/s²
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C點時小車的瞬時速度大�。�
v_C=

XBD

tBD

=

0.0357+0.0446

0.2

=0.40m/s
故答案為：（1）BC；
（2）B；
（3）0.91；0.40．

點評：探究加速與力的關(guān)系實驗時，要平衡摩擦力、應(yīng)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．對于力學(xué)中的基礎(chǔ)實驗一定要到實驗室內(nèi)親自做一些，才能體會實驗步驟、實驗器材等基礎(chǔ)知識，若不做實驗而是通過背實驗的方式學(xué)習(xí)實驗往往效果不好．