Question

20．（1）某同學在做“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，其中有疏漏的步驟是AC
A．在水平方木板上固定一張白紙，用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點，另一端拴上兩條細繩，并用兩個彈簧秤勾住細繩，互成角度的前拉，使結點到達某一位置O，記錄下O點的位置，讀出兩個彈簧秤的示數；
B．按選好的標度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧秤的拉力F₁和F₂的圖示，并用平行四邊形定則求出合力F；
C．只用一只彈簧秤，通過細繩拉橡皮條使其伸長，讀出彈簧秤的示數，記下細繩的方向，按同一標度作出這個力F′的圖示．
D．比較力F′和F的大小和方向，看他們是否相同，得出結論．
（2）“探究加速度與物體質量、物體受力的關系”的實驗裝置如圖（1）所示．

①在平衡小車與桌面之間摩擦力的過程中，打出了一條紙帶如圖（2）所示．打點計時器打點的時間間隔為0.02s．從比較清晰的點起，每5個點取一個計數點，量出相鄰計數點之間的距離，則計數點2的速度為v=0.36m/s，該小車的加速度a=0.16m/s²．（結果保留兩位有效數字）
②平衡摩擦力后，改變砝碼盤中砝碼的數量，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（3）所示）．此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因C
A．小車與軌道之間存在摩擦
B．導軌保持了水平狀態
C．砝碼盤和砝碼的總質量太大
D．所用小車的質量太大．

Answer 1

分析 （1）步驟A中只有記下兩條細繩的方向，才能確定兩個分力的方向，進一步才能根據平行四邊形定則求合力；步驟C中只有使結點到達同樣的位置O，才能表示兩種情況下力的作用效果相同．
（2）根據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2點時小車的瞬時速度大小
（3）控制實驗所控制的變量，分析圖象，根據圖象特點得出實驗結論；根據實驗注意事項分析圖象偏離直線的原因．

解答 解：（1）A中是沒有記錄兩拉力的方向．C中是沒有說明要把結點拉至O點，故有疏漏的步驟是AC
（2）打紙帶上2點時小車的瞬時速度大小為：
${v}_{2}^{\;}=\frac{{x}_{13}^{\;}}{2T}=\frac{0.0352+0.0368}{0.2}=0.36m/s$
由題意可知：$△x=a{T}_{\;}^{2}$
$a=\frac{△x}{{T}_{\;}^{2}}=\frac{0.0368-0.0352}{0.01}=0.16m/{s}_{\;}^{2}$
（3）以小車與砝碼及砝碼盤組成的系統為研究對象，系統所受的合外力等于砝碼和砝碼盤的重力mg，
由牛頓第二定律得：mg=（M+m）a，小車的加速度a=$\frac{m}{M+m}$g，
小車受到的拉力F=Ma=$\frac{Mm}{M+m}$g，當m＜＜M時，
可以認為小車受到的合力等于砝碼和砝碼盤的重力，如果砝碼和盤的質量太大，
則小車受到的合力小于砝碼和盤的重力，實驗誤差較大，a-F圖象偏離直線，故C正確．
故答案為：（1）AC；（2）①0.36，0.16  ②C

點評 本題考查了控制變量法的應用、實驗數據處理、實驗誤差分析，實驗誤差分析是本題的難點；應知道當砝碼質量遠小于小車質量時，可以認為小車受到的拉力等于盤和砝碼的總重力．