Question

20．實驗小組利用圖1所示的裝置探究加速度與力、質量的關系．計時器接50Hz交流電．

（1）下列做法正確的是ADE．（填字母代號）
A．調節(jié)滑輪的高度，使牽引木塊的細繩與長木板保持平行
B．在調節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時，將裝有砝碼的砝碼桶通過定滑輪拴在木塊上
C．實驗時，先放開木塊再接通打點計時器的電源
D．通過增減木塊上的砝碼改變質量時，不需要重新調節(jié)木板傾斜度
E．使砝砝碼桶及桶內砝碼的總質量應遠小于木塊和木塊上砝碼的總質量．
（2）如圖2所示為某次實驗得到的紙帶，紙帶中相鄰計數(shù)點間的距離已標出，相鄰計數(shù)點間還有四個點沒有畫出．由此可求得小車的加速度大小為0.54m/s²．（結果保留兩位有效數(shù)字）
（3）實驗時，某同學由于疏忽，遺漏了平衡摩擦力這一步驟，他測量得到的a-F圖象，可能是圖3中的圖線丙．（選填“甲”“乙”或“丙”）
（4）甲、乙兩同學在同一實驗室各取一套圖示裝置放在水平桌面上，木塊上均不放砝碼，在沒有平衡摩擦力的情況下研究加速度a與拉力F的關系，分別得到圖4中甲、乙兩條直線．設甲、乙用的木塊質量分別為m_甲、m_乙，甲、乙用的木塊與木板間的動摩擦因數(shù)分別為μ_甲、μ_乙，由圖可知，m_甲小于m_乙，μ_甲大于μ_乙．（填“大于”“小于”或“等于”）

Answer 1

分析 （1）實驗要保證拉力等于小車受力的合力，要平衡摩擦力，細線與長木板平行；
（2）根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²，結合作差法，可以求出加速度的大小，從而即可求解
（3）如果沒有平衡摩擦力的話，就會出現(xiàn)當有拉力時，物體不動的情況．
（4）a-F圖象的斜率表示加速度的倒數(shù)；求解出加速度與拉力F的表達式后結合圖象分析得到動摩擦因素情況．

解答 解：（1）A、調節(jié)滑輪的高度，使牽引木塊的細繩與長木板保持平行，否則拉力不會等于合力，故A正確；
B、在調節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時，不應懸掛“重物”，故B選項錯誤；  
C、打點計時器要“早來晚走”即實驗開始時先接通打點計時器的電源待其平穩(wěn)工作后再釋放木塊，而當實驗結束時應先控制木塊停下再停止打點計時器，故C選項錯誤； 
D、平衡摩擦力后，有mgsinθ=μmgcosθ，即μ=tanθ，與質量無關，故通過增減木塊上的砝碼改變質量時，不需要重新調節(jié)木板傾斜度，故D正確；
E、要使小車受到的拉力近似等于砝碼及桶的重力，實驗時應使砝碼桶及桶內砝碼的總質量遠小于木塊和木塊上砝碼的總質量，故E正確
故選：ADE；
（2）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，
根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²，運用逐差法，
則加速度的大小，得：a=$\frac{{x}_{4}^{\;}+{x}_{5}^{\;}+{x}_{6}^{\;}-{x}_{1}^{\;}-{x}_{2}^{\;}-{x}_{3}^{\;}}{9{T}_{\;}^{2}}$=$\frac{2.88cm+3.79cm+3.87cm-1.40cm-1.90cm-2.38cm}{9×（0.1s）_{\;}^{2}}$=54cm/s²=0.54m/s²
（3）遺漏了平衡摩擦力這一步驟，就會出現(xiàn)當有拉力時，物體不動的情況．故圖線為丙．
（4）當沒有平衡摩擦力時有：F-f=ma，故a=$\frac{1}{m}$F-μg，即圖線斜率為$\frac{1}{m}$，縱軸截距的大小為μg．
觀察圖線可知m_甲小于m_乙，μ_甲大于μ_乙；
故答案為：（1）ADE； （2）0.54；（3）丙；（4）小于，大于．

點評 本題主要考察“驗證牛頓第二定律”的實驗，要明確實驗原理，特別是要明確系統(tǒng)誤差的來源，知道減小系統(tǒng)誤差的方法．