Question

【題目】在力學實驗中，我們可以用如圖實驗裝置完成“探究小車速度隨時間的變化規律”、“探究加速度與力、質量的關系”的實驗，還可以用此裝置進行“驗證動能定理”的實驗。根據實驗目的與實驗原理，不同的實驗有著不同的實驗要求與不同的實驗方法。

(1)用該裝置完成下列實驗，并達成實驗目的，需要打出清晰的紙帶條數____；

A．探究小車速度隨時間的變化規律，需要一條

B．探究物體的加速度與力、質量關系，需要兩條

C．驗證動能定理，需要三條

D．上面三種說明均不對

(2)如果用此裝置驗證動能定理，即研究鉤碼在下降過程中，鉤碼的重力所做的功是否等于鉤碼與小車動能的增加量，則在此實驗中，是否要求鉤碼的質量遠小于小車的質量？_____（填“是”與“否”）；是否需要平衡小車與木板之間的摩擦？______（填“是”與“否”）；在實驗中，除要測量紙帶中各計數點之間的距離，是否需要測量小車與鉤碼的質量_____（填“需要”或“不需要”）；

(3)如果某同學用此裝置探究加速度與外力關系，用鉤碼的重力作為小車產生加速度的動力，并得到了如圖所示加速度—力的圖象。從探究的角度，根據此圖象是否可以得出“加速度正比與外力”的結論？______（填“可以”與“不可以”）；從理論上我們知道，物體的加速度正比與外力，請分析出現此圖象的可能原因_____，改進實驗的方法有_____。

Answer 1

【答案】A 否 是 需要 不可以 未滿足小車質量遠大于砝碼質量 增加小車的質量/減小鉤碼的質量/以小車和鉤碼的整體為研究對象

【解析】

(1)［1］用該裝置完成下列實驗，并達成實驗目的，需要打出清晰紙帶的條數；

AD．探究小車速度隨時間變化的規律，選一條清晰的紙帶就可以了，計算出紙帶上有關計數點的速度，比較各點速度與時間的變化規律即可，A正確，D錯誤；

B．探究物體的加速度與力、質量關系的實驗中，采用控制變量法，即先確定力或質量當中一個量不變，再探究加速度與質量或力的關系，每次一個量不變時，探究其它兩個量的變化關系，需要打出多條紙帶，B錯誤；

C．驗證動能定理，是探究功與動能變化量的關系，所以需要一條清晰的紙帶，C錯誤。

故選A。

(2)［2］如果用此裝置驗證動能定理，鉤碼下降過程中，鉤碼的重力所做的功不等于鉤碼與小車動能的增加量，因為沒有平衡摩擦力，在此實驗中，不要求鉤碼的質量遠小于小車的質量，因為計算的是鉤碼的重力對鉤碼和小車做功；

［3］因為探究的是鉤碼重力做功與鉤碼和小車動能的增加量關系，所以需要平衡小車與木板間的摩擦；

［4］在實驗中，除要測量紙帶中各計數點間的距離，還需要測量小車與鉤碼的質量，因為需要計算小車與鉤碼的動能。

(3)［5］如果用此裝置探究加速度與外力的關系，用鉤碼的重力作為小車產生加速度的動力，根據加速度—力的圖像不可以得出“加速度正比于外力”的結論；

［6］由加速度—力的圖像可看出，當力增大到一定數值時再增大，加速度與力不在是線性變化關系，原因是有可能是鉤碼的質量偏大，未滿足小車質量遠大于鉤碼的質量造成的；

［7］改進實驗的辦法是增加小車的質量或者減小鉤碼的質量，或者以小車和鉤碼的整體為研究對象，