Question

1．某實驗小組采用如圖1所示的實驗裝置探究小車加速度與力、質量的關系．
（1）本實驗儀器：A．長木板；B．電磁打點計時器、低壓交流電源、紙帶；C．細繩、小車、砝碼；D．裝有細砂的小桶；E．薄木板；F．毫米刻度尺．還缺少的一件器材是天平．
（2）下列關于該實驗的說法中正確的是BC．
A．平衡摩擦力時，應將盤和盤中的砝碼用細繩通過定滑輪系在小車上
B．每次改變小車的質量時，不需要重新平衡摩擦力
C．實驗時，應先接通打點計時器，再放開小車
D．在每次實驗時，應使砝碼和砝碼盤的總質量遠大于小車的質量
（3）該實驗小組采用正確的實驗步驟后，利用打點頻率為50Hz的打點計時器，得到的其中一條紙帶如圖3所示：（圖中每兩個計數點間還有四個點未畫出）則在該次實驗中，打下D點時小車的速度大小為0.562m/s，小車運動的加速度大小為1.19m/s²（以上結果均保留三位有效數字）．
（4）在“探究加速度與合外力的關系”時，保持小車的質量不變，改變小桶中砝碼的質量，該同學根據實驗數據作出了加速度a與合力F關系圖線如圖2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 （1）本題需測量小車的質量，所以還需要天平；
（2）探究加速度與拉力的關系實驗時，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．平衡摩擦力時，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：mgsinθ=μmgcosθ，可以約掉m，只需要平衡一次摩擦力．操作過程是先接通打點計時器的電源，再放開小車；
（3）根據平均速度公式可求得D點的瞬時速度，利用勻變速直線運動的推論，根據作差法求出加速度；
（4）分析圖象，明確圖象截距的意義，從而明確實驗誤差原因．

解答 解：（1）本題要測量小車的質量，則需要天平，所以還缺少的一件器材是天平；
（2）碼和砝碼盤的重力等于小車受到的拉力，因此在平衡小車受到的摩擦力時，不能將盤和盤中的砝碼用細繩通過定滑輪系在小車上，故A錯誤；
B、平衡摩擦力是利用小車本身重力的下滑分量來進行的，即mgsin θ=μmgcos θ，由此式可以看出不需要重新平衡摩擦力，故B正確；
C、實驗時，應先接通打點計時器，等打點計時器工作穩定后再放開小車，故C正確；
D、在該實驗中，認為砝碼和砝碼盤的重力等于細繩拉小車的拉力，實際上，由于砝碼和砝碼盤要加速下降，所以細繩對小車的拉力要小于砝碼和砝碼盤的重力，所以為了減小誤差，砝碼和砝碼盤的總質量應遠小于小車的質量，故D錯誤．
故選：BC；
（3）由圖可知，AB=2.62cm=0.0262m；BC=3.84cm=0.0384m；CD=5.00cm=0.05m；DE=6.23cm=0.0623m；
D點的速度等于CE段的平均速度，故有：v_D=$\frac{0.0500+0.0623}{2×0.1}$=0.562m/s；
根據逐a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$可得：a=$\frac{（CE-AC）}{4{T}^{2}}$=$\frac{（0.05+0.0623）-（0.0262+0.0384）}{4×0.01}$=1.19m/s²；
（4）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，該同學實驗操作中平衡摩擦力過大，即傾角過大，
故答案為：（1）天平（2）BC；（3）0.562；1.19；（4）平衡摩擦力過度

點評 本題考查了實驗器材、實驗數據處理等問題，了解實驗的操作步驟和數據處理以及注意事項，能夠運用逐差法求解加速度，知道圖象的含義，難度適中．