Question

【題目】在“探究加速度與力、質量的關系”實驗中，采用如圖甲所示的實驗裝置，小車及車載砝碼的質量用M表示，盤及盤中砝碼的質量用m表示．

（1）當M與m的大小關系滿足__________時，才可以認為繩對小車的拉力大小等于盤及盤砝碼的重力．

（2）在“驗證牛頓第二定律”的實驗中，下列說法中錯誤的是___________

A．平衡摩擦力時，應將盤及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．實驗時先放開小車，再接通打點計時器電源

D．車子運動的加速度可用天平測出M及m后直接用公式a=求出

（3）在保持小車及車中的砝碼質量M一定時，探究加速度與所受力的關系時，由于平衡摩擦力時操作不當，某同學得到的a-F關系分別如圖乙所示，原因是_________________．

（4）某同學在實驗中，用打點計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運動情況，在紙帶上每隔4個打印點取一個計數(shù)點，這樣在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計數(shù)點。其相鄰點間的距離如圖丙所示，打點計時器使用的是50 Hz的交流電。根據(jù)紙帶回答下列問題：相鄰計數(shù)點的時間間隔為_______s，計時器打下B點時的瞬時速度為______m/s，小車的加速度為________m/s2（以上結果都保留兩位有效數(shù)字）。

Answer 1

【答案】 A 未平衡摩擦或者平衡不夠 0.10s 0.40m/s 0.80 m/s2

【解析】試題分析：要求在什么情況下才可以認為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力，需求出繩子的拉力，而要求繩子的拉力，應先以整體為研究對象求出整體的加速度，再以M為研究對象求出繩子的拉力，通過比較繩對小車的拉力大小和盤和盤中砝碼的重力的大小關系得出只有時才可以認為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力．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．小車的加速度應根據(jù)打點計時器打出的紙帶求出；平衡摩擦力時，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即，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；圖中沒有拉力時就產生了加速度，說明平衡摩擦力時木板傾角過大與不足．根據(jù)某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出B點的瞬時速度，通過連續(xù)相等時間內的位移之差是一恒量，運用逐差法求出小車的加速度．

（1）以整體為研究對象有，解得，以M為研究對象有繩子的拉力，顯然要有必有，故有，即只有M＞＞m時才可以認為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力．
（2）在該實驗中，我們認為繩子的拉力就等于小車所受的合外力，故在平衡摩擦力時，細繩的另一端不能懸掛裝砂的小桶，A錯誤；由于平衡摩擦力之后有，故．所以無論是否改變小車的質量，小車所受的滑動摩擦力都等于小車的重力沿斜面的分力，改變小車質量時不需要重新平衡摩擦力，B正確；實驗時應先接通電源然后再放開小車，C錯誤；小車的加速度應根據(jù)打點計時器打出的紙帶求出，不能由牛頓第二定律求出，故D錯誤．

（3）圖中拉力增大到一定時小車才有了加速度，則說明平衡摩擦力時，木板的傾角過小．

（4）在紙帶上每隔4個打印點取一個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的時間間隔為，B點的瞬時速度為，

根據(jù)運用逐差法得： ．