Question

（1）如圖實所示為“用DIS（位移傳感器、數據采集器、計算機）研究加速度和力的關系”的實驗裝置．

①在該實驗中必須采用控制變量法，應保持

 

不變，用鉤碼所受的重力作為小車所受外力，用DIS測小車的加速度．
②改變所掛鉤碼的數量，多次重復測量．在某次實驗中根據測得的多組
數據可畫出a-F關系圖線（如圖所示）．①分析此圖線的OA
段可得出的實驗結論是

 

③此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是

 

A．小車與軌道之間存在摩擦       B．導軌保持了水平狀態
C．所掛鉤碼的總質量太大         D．所用小車的質量太大
（2）某次“驗證機械能守恒定律”的實驗中，用6V、50Hz的打點計時器打出的一條無漏點的紙帶，如圖所示，O點為重錘下落的起點，選取的計數點為A、B、C、D，各計數點到O點的長度已在圖上標出，單位為毫米，重力加速度取9.8m/s²，若重錘質量為1kg．打點計時器打出B點時，重錘下落的速度v_B=

 

m/s，重錘的動能E_kB=

 

J．從開始下落算起，打點計時器打B點時，重錘的重力勢能減小量為

 

J．（結果保留三位有效數字）

Answer 1

分析：（1）解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數據處理以及注意事項．
該實驗是探究加速度與力的關系，我們采用控制變量法 進行研究．
根據圖象得出變量之間的關系，知道鉤碼所受的重力作為小車所受外力的條件．
（2）利用在勻變速直線運動中，中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度來求B的速度大小，然后根據動能、勢能定義進一步求得動能和勢能的變化情況．

解答：解：（1）①因為要探索“加速度和力的關系”所以應保持小車的總質量不變，鉤碼所受的重力作為小車所受外力
②由于OA段a-F關系為一傾斜的直線，所以在質量不變的條件下，加速度與合外力成正比．
③由實驗原理：mg=Ma
得a=

mg

M

=

F

M

  而實際上a′=

mg

M+m

可見AB段明顯偏離直線是由于沒有滿足M＞＞m造成的．
故選C
（2）根據勻變速直線運動的推論得：
v_B=

xAC

tAC

=1.17m/s
E_KB=

1

2

mv_B²=0.684J
物體重力勢能減小量：mgh_B=0.691J
故答案為：（1）①小車的總質量 ②在質量不變的條件下，加速度與合外力成正比      ③C
（2）1.17；0.684；0.691

點評：（1）要清楚實驗的研究方法和實驗中物理量的測量．
當鉤碼的質量遠小于小車的總質量時，鉤碼所受的重力才能作為小車所受外力．
（2）正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發進行分析所需實驗器材、所測數據等，會起到事半功倍的效果．