Question

【題目】用如圖所示的實驗裝置做“探究加速度與力、質量關系”的實驗：

(1)下面列出了一些實驗器材：電磁打點計時器、紙帶、帶滑輪的長木板、墊塊、小車和砝碼、砂和砂桶。除以上器材外，還需要的實驗器材有：__________。

A、天平（附砝碼） B、秒表 C、刻度尺（最小刻度為mm） D、低壓交流電源

(2)實驗中，需要平衡小車和紙帶運動過程中所受的阻力，正確的做法是____。

A、小車放在木板上，把木板一端墊高，調節木板的傾斜程度，使小車在不受繩的拉力時沿木板做勻速直線運動。

B、小車放在木板上，掛上砂桶，把木板一端墊高，調節木板的傾斜程度，使小車在砂桶的作用下沿木板做勻速直線運動。

C、小車放在木板上，后面固定一條紙帶，紙帶穿過打點計時器。把木板一端墊高，調節木板的傾斜程度，使小車在不受繩的拉力時能拖動紙帶沿木板做勻速直線運動。

(3)實驗中，為了保證砂和砂桶所受的重力近似等于使小車做勻加速運動的拉力，砂和砂桶的總質量m與小車和車上砝碼的總質量M之間應滿足的條件是___________。這樣，在改變小車上砝碼的質量時，只要砂和砂桶質量不變，就可以認為小車所受拉力幾乎不變。

(4)如圖為某次實驗紙帶，在相鄰兩計數點間都有四個打點未畫出，用刻度尺測得：S1＝0.55 cm，S2＝0.94 cm，S3＝1.35 cm，S4＝1.76 cm，S5＝2.15 cm，S6＝2.54 cm。

①相鄰兩計數點間的時間間隔為____________ s；

②計數點“6”和“7”的位移S7比較接近于____________（填“A、B、C、D”序號）

A、2.76 cm B、2.85 cm C、2.96 cm D、3.03 cm

③打下“3”點時小車的瞬時速度v3=__________m/s；小車的加速度a＝_____________ m/s2。(計算結果均保留2位有效數字)

(5)某小組在研究“外力一定時，加速度與質量的關系”時，保持砂和砂桶質量不變，改變小車質量M，分別記錄小車加速度a與其質量M的數據。在分析處理數據時，該組同學產生分歧：甲同學認為根據實驗數據可以作出小車加速度a與其質量M的圖像，如圖（甲），然后由圖像直接得出a與M成反比。乙同學認為應該繼續驗證a與其質量倒數1/M是否成正比，并作出小車加速度a與其質量倒數1/M的圖像，如圖（乙）所示。你認為_______同學（選填“甲”或“乙”）的方案更合理。

Answer 1

【答案】（1）ACD　　　　　　 （2）C　 （3）m＜＜M （4）①0.1 ②C ③0.16 0.40 （5）乙

【解析】

（1）根據實驗原理與實驗器材分析答題；
（2）實驗前要把木板的一端墊高以平衡摩擦力，使小車受到的合力等于繩子的拉力；
（3）當小車質量遠大于砂與砂桶質量時可以近似認為小車受到的拉力等于砂與砂桶的重力；
（4）應用勻變速直線運動的推論：△x=at2可以求出加速度；
（5）為方便實驗數據處理，作出的圖象應為直線，根據題意應用牛頓第二定律分析答題；

（1）實驗過程需要測出小車質量、砂與砂桶質量，因此實驗需要天平，處理實驗數據時需要測出計數點間的距離，實驗需要毫米刻度尺，電磁打點計時器需要使用低壓交流電源，故選ACD；
（2）實驗前要平衡摩擦力，平衡摩擦力時要把小車放在木板上，后面固定一條紙帶，紙帶穿過打點計時器。把木板一端墊高，調節木板的傾斜程度，使小車在不受繩的拉力時能拖動紙帶沿木板做勻速直線運動，故選C；
（3）當小車質量遠大于砂與砂桶質量時可以近似認為小車受到的拉力等于砂和砂桶所受的重力，因此實驗需要滿足的條件是：m＜＜M。
（4）①由于在相鄰兩計數點間都有四個計時點未畫出，所以兩個計時點的時間間隔為t=5×0.02s=0.1s。
②根據前面的數據可得△x=x2-x1=x3-x2=x4-x3=…=0.40cm，所以x7=x6+△x=2.94cm，與C選項最接近。
③打下3點的速度，
加速度

（5）由牛頓第二定律得：，由此可知：a與成正比，為方便實驗數據處理，應作出a-圖象，因此同學乙的方案更合理；