Question

某實驗小組設(shè)計了如圖（a）所示的實驗裝置，用鉤碼所受重力作為小車所受的拉力，用DIS測小車的加速度．通過改變鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測量，可得小車運動的加速度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驗，得到了兩條“a一F圖線，如圖（b）所示．
（1）圖線______是在軌道右側(cè)抬高成為斜面情況下得到的；（選填“①”或“②”）
（2）隨著鉤碼的數(shù)量增大到一定程度時圖（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，為消除此誤差可采取的簡便且有效的措施是______
B．調(diào)整軌道的傾角，在未掛鉤碼時使小車能在軌道上長時間緩慢運動（即將小車與傳感器發(fā)射部分的重力沿軌道方向的分力恰與其所受摩擦力平衡）
C．在增加鉤碼數(shù)量進(jìn)行實驗的同時在小車上增加砝碼，使鉤碼的總質(zhì)量始終遠(yuǎn)小于小車與傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量
C在鉤碼與細(xì)繩之間放置一力傳感器，直接得到小車運動的加速度a和力傳感器讀數(shù)F的關(guān)系圖象
D．更換實驗中使用的鉤碼規(guī)格，采用質(zhì)量較小的鉤碼進(jìn)行上述實驗
（3）小車和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量m=______kg；滑塊和軌道問的動摩擦因數(shù)μ=______

Answer 1

解：（1）由圖象可知，當(dāng)F=0時，a≠0．也就是說當(dāng)繩子上沒有拉力時小車就有加速度，該同學(xué)實驗操作中平衡摩擦力過大，即傾角過大，平衡摩擦力時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）隨著鉤碼的數(shù)量增大到一定程度時圖（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，在作出小車運動的加速度a和力傳感器讀數(shù)F的關(guān)系圖象，故選C．
（3）根據(jù)F=ma得a-F圖象的斜率k=，
由a-F圖象得圖象斜率k=2，所以m=0.5kg．
由a-F圖象②得，當(dāng)F=1N時，物體即將要滑動，即最大靜摩擦力等于1N，
所以滑塊和軌道問的動摩擦因數(shù)μ==0.2
故答案為：（1）①
（2）C
（3）0.5，0.2．
分析：解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和操作細(xì)節(jié)；
根據(jù)a-F圖象的特點結(jié)合牛頓第二定律求解．
理解該實驗的實驗原理和數(shù)據(jù)處理以及注意事項，知道實驗誤差的來源．
點評：對于實驗我們要明確實驗原理、具體實驗操作以及數(shù)據(jù)處理等，同時要清楚每一項操作存在的理由，只有掌握好了基本知識和基本方法才能順利解決實驗題目，所以要重視基本知識和基本方法的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練．