Question

18．“用DIS研究加速度與力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖a所示，實(shí)驗(yàn)中用所掛鉤碼的重量作為細(xì)線對小車的拉力F，通過增加鉤碼的數(shù)量，多次測量，可得小車運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象．他們在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實(shí)驗(yàn)，得到了兩條a-F圖線，如圖b所示

（1）圖線①（填“①”或者“②”）是在軌道右側(cè)抬高成為斜面情況下得到的．
（2）在軌道為斜面情況下，軌道傾斜的角度為θ=37°，則小車與軌道面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5  （已知sin 37°=0.6，cos 37°=0.8）．
（3）在軌道水平時(shí)，小車運(yùn)動(dòng)的阻力F₁=0.5N．
（4）圖b中，拉力F較大時(shí)，a-F圖線明顯彎曲，產(chǎn)生誤差，為避免此誤差可采取的措施是C（填選項(xiàng)字母）
A．調(diào)整軌道的傾角，在未掛鉤碼時(shí)使小車能在軌道上勻速運(yùn)動(dòng)
B．增加鉤碼數(shù)量的同時(shí)在小車上增加砝碼，使鉤碼的總質(zhì)量始終遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量
C．將無線力傳感器捆綁在小車上，再將細(xì)線連在力傳感器上，用力傳感器讀數(shù)代替鉤碼的重力
D．更換實(shí)驗(yàn)中使用的鉤碼規(guī)格，采用質(zhì)量較小的鉤碼進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)．

Answer 1

分析 解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和操作細(xì)節(jié)；
根據(jù)a-F圖象的特點(diǎn)結(jié)合牛頓第二定律求解．
理解該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)，知道實(shí)驗(yàn)誤差的來源．

解答 解：（1）由圖象可知，當(dāng)F=0時(shí)，a≠0．也就是說當(dāng)繩子上沒有拉力時(shí)小車就有加速度，該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中平衡摩擦力過大，即傾角過大，平衡摩擦力時(shí)木板的右端墊得過高．
所以圖線①是在軌道右側(cè)抬高成為斜面情況下得到的．
（2）根據(jù)圖象F=0時(shí)，a=$2m/{s}_{\;}^{2}$，根據(jù)牛頓第二定律：mgsin37°-μmgcos37°=ma
即a=gsin37°-μgcos37°
2=6-μ8
解得：μ=0.5
（3）圖線②是在軌道水平時(shí)做的實(shí)驗(yàn)，由圖象可知：當(dāng)拉力等于0.5N時(shí)，加速度恰好為零，即剛好拉動(dòng)小車，此時(shí)F₁=F=0.5N
（4）隨著鉤碼的數(shù)量增大到一定程度時(shí)圖（b）的圖線明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是所掛鉤碼的總質(zhì)量太大，而我們把用鉤碼所受重力作為小車所受的拉力，所以消除此誤差可采取的簡便且有效的措施應(yīng)該測量出小車所受的拉力，即在鉤碼與細(xì)繩之間放置一力傳感器，得到力F的數(shù)值，在作出小車運(yùn)動(dòng)的加速度a和力傳感器讀數(shù)F的關(guān)系圖象，故選C．
故答案為：（1）①；（2）0.5；（3）0.5；（4）C

點(diǎn)評 對于實(shí)驗(yàn)我們要明確實(shí)驗(yàn)原理、具體實(shí)驗(yàn)操作以及數(shù)據(jù)處理等，同時(shí)要清楚每一項(xiàng)操作存在的理由，只有掌握好了基本知識和基本方法才能順利解決實(shí)驗(yàn)題目，所以要重視基本知識和基本方法的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練．