Question

（1）如圖甲所示，在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的主要步驟是：將橡皮筋的一端固定在木板上的A點(diǎn)，另一端拴上兩根繩套，每根繩套分別連著一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)．第一次沿著兩個(gè)方向拉彈簧測(cè)力計(jì)，將橡皮筋的活動(dòng)端拉到某一位置，將該位置標(biāo)記為O點(diǎn)，讀取此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，分別記錄為F1、F2，并用筆在兩繩的拉力方向上分別標(biāo)記a、b兩點(diǎn)，分別將其與O點(diǎn)連接，表示兩力的方向．第二次用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)將橡皮筋的活動(dòng)端仍拉至O點(diǎn)，記錄其拉力F的大小并用上述方法記錄其方向．

①兩次用彈簧測(cè)力計(jì)將橡皮筋的活動(dòng) 端都要拉至O點(diǎn)，這樣做的目的是

 

②圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出的力的圖示，其中

 

是F1和F2合力的實(shí)際測(cè)量值．（填F或F'）
③這位同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中確定分力方向時(shí)，圖甲所示的a點(diǎn)標(biāo)記得不妥，其原因是

 

（2）在”驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律”的實(shí)驗(yàn)中，以下做法錯(cuò)誤的是

 

．
A．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將小盤用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上
B．每次改變小車的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力
C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源
D．求小車運(yùn)動(dòng)的加速度時(shí)，可用天平測(cè)出小盤的質(zhì)量m′以及小車質(zhì)量M，直接用公式a=

m′

M

g求出
（3）某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，圖（a）為實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖．（交流電的頻率為50Hz，打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02秒）
①圖（b）為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為

 

m/s2．（保留二位有效數(shù)字）
②保持砂和砂桶質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量m，分別得到小車加速度a與質(zhì)量m及對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，如何利用這些數(shù)據(jù)才能比較直觀地確定小車加速度a與質(zhì)量m之間的關(guān)系呢？
 
③保持小車質(zhì)量不變，改變砂和砂桶質(zhì)量，甲、乙兩位同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別作出了加速度a隨合力F的變化圖線如圖（c）、（d）所示．圖（c）中的圖線上部出現(xiàn)了彎曲偏離了原來的直線，其主要原因是

 

．圖（d）中的圖線不通過原點(diǎn)，其主要原因是

 

．

Answer 1

分析：（1）本實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證力的平行四邊形定則，兩次橡皮條必須沿相同方向拉到相同的位置，使兩個(gè)拉力與一個(gè)拉力效果相同．直接由作圖得到的合力是理論值，由彈簧稱測(cè)量出的合力是實(shí)際值．
（2）在”驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律”的實(shí)驗(yàn)中，要使繩子拉力等于小車的合力，必須平衡摩擦力，由重力沿斜面向下的分力平衡滑動(dòng)摩擦力，所以平衡摩擦力，細(xì)繩不系在小車上．本實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證牛頓第二定律，而不是應(yīng)用定律解題，不能牛頓第二定律求加速度．
（3）①對(duì)于紙帶，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論△x=aT²，求解加速度．
     ②小車加速度a與質(zhì)量m之間的關(guān)系時(shí)，如直接作a-m圖象，是曲線，不方便判斷它們之間的關(guān)系．如作a-

1

m

圖象是直線，便于直觀分析a與m的關(guān)系．
     ③c圖：當(dāng)砂和砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于車的質(zhì)量時(shí)，砂桶重力代替繩子拉力，加速度與拉力成正比．隨著砂桶質(zhì)量增大，破壞了這個(gè)條件，實(shí)際拉力比砂桶重力小得多，桶實(shí)際的加速度比理論值小得多，圖線向下彎曲．
       d圖：當(dāng)拉力F達(dá)到一定值后，小車才產(chǎn)生加速度，說明存在摩擦力的影響．

解答：解：（1）①每次將橡皮筋的活動(dòng)端都要拉至O點(diǎn)，要保證前后兩次拉力的效果相同，合力與分力效果達(dá)到相同．
         ②F是由彈簧稱測(cè)量出的合力，是合力的實(shí)際值．F′是由F₁、F₂作出的合力，是合力的理論值．
         ③o、a兩點(diǎn)距離太近，畫力的方向時(shí)容易產(chǎn)生較大的誤差．
    （2）A、平衡摩擦力是指重力沿斜面的分力平衡摩擦力，所以平衡摩擦力時(shí)，不應(yīng)將小盤用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上．故A錯(cuò)誤．
         B、因?yàn)棣蘭gcosα=mgsinθ，得到μgcosθ=gsinθ，與質(zhì)量無關(guān)．所以每次改變小車的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力．故B正確．
          C、實(shí)驗(yàn)時(shí)，先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，再放開小車，防止前一段紙帶空白．故C錯(cuò)誤．
          D、本實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律，并不知道加速度與作用力和質(zhì)量的關(guān)系，不能牛頓第二定律求加速度，否則犯了邏輯循環(huán)錯(cuò)誤．
本題選錯(cuò)誤的，故選ACD．
      （3）①a=

(x3+x4)-(x1+x2)

4T2

≈3.2m/s²
           ②作加速度與小車質(zhì)量倒數(shù)之間的關(guān)系圖象，比較直觀地確定小車加速度a與質(zhì)量m之間的關(guān)系．
           ③砂和砂桶的質(zhì)量沒有遠(yuǎn)小于車的質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠．
本題答案是
（1）、①保證前后兩次作用力的效果相同   
       ②F  
       ③o、a兩點(diǎn)距離太近，畫力的方向時(shí)容易產(chǎn)生誤差    
（2）ACD       
（3）、①、3.2
       ②作加速度與小車質(zhì)量倒數(shù)之間的關(guān)系圖象（或作a與1/m的關(guān)系圖象）
       ③砂和砂桶的質(zhì)量沒有遠(yuǎn)小于車的質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠

點(diǎn)評(píng)：本實(shí)驗(yàn)是用砂和砂桶的重力代替繩子的拉力，必須滿足實(shí)驗(yàn)條件：砂和砂桶的質(zhì)量沒有遠(yuǎn)小于車的質(zhì)量．