Question

17．用如圖1所示的裝置探究加速度與合外力和質(zhì)量的關(guān)系，現(xiàn)有如下一些操作：
①在實(shí)驗(yàn)中，要進(jìn)行“平衡摩擦力”的操作，下列關(guān)于“平衡摩擦力”的說(shuō)法正確的是A
A．平衡摩擦力的目的是為了使小車受到的合外力等于小車受到繩子的拉力
B．平衡摩擦力的目的是為了使小車受到繩子的拉力等于所掛砂桶的總重力
C．平衡摩擦力時(shí)，繩子上不掛砂桶，也不掛紙帶，只通過(guò)改變斜面的傾角，使小車在斜面上能勻速下滑
D．平衡摩擦力時(shí)，不改斜面的傾角，繩子掛上質(zhì)量適當(dāng)?shù)纳巴�，使小車在斜面上能勻速下�?br />
②選擇適當(dāng)?shù)男≤嚭晚来a的總質(zhì)量、砂和砂桶的總質(zhì)量，讓小車由靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器位置無(wú)初速釋放，得到如圖2所示的一條紙帶，A、B、C、D、E為5個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出．用刻度尺測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz，則小車的加速度a=0.40m/s²（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）．
③保持砂和砂桶的總質(zhì)量不變，改變小車和砝碼的總質(zhì)量，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)操作，得到對(duì)應(yīng)的加速度，這是為了探究“合外力不變，加速度與小車和砝碼的總質(zhì)量的關(guān)系”．

Answer 1

分析 （1）小車所受的摩擦力不可避免，平衡摩擦力的本質(zhì)就是使小車的重力沿斜面方向的分力與小車所受的阻力相平衡，其目的是使小車所受的合力等于細(xì)繩對(duì)小車的拉力；
恰好平衡摩擦力時(shí)，小車拖動(dòng)紙帶，不給小車提供拉力，給小車一個(gè)初速度，小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶點(diǎn)跡間距應(yīng)該是均勻的；
（2）根據(jù)作差法求解加速度；
（3）在研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，需采用控制變量法，即控制所受的合力不變，改變小車的質(zhì)量．

解答 解；A、小車所受的摩擦力不可避免，平衡摩擦力的本質(zhì)就是使小車的重力沿斜面方向的分力與小車所受的阻力相平衡，使小車受到的合外力等于小車受到繩子的拉力，故A錯(cuò)誤，B正確；
C、“平衡摩擦力”時(shí)不應(yīng)掛鉤碼，但是要掛紙帶，調(diào)節(jié)斜面的傾角，給小車一個(gè)初速度，使小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)即可，故CD錯(cuò)誤；
故選：A
（2）打點(diǎn)周期T=$\frac{1}{f}=0.02s$，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為：t=0.02s×5=0.1s，
根據(jù)作差法得：a=$\frac{{x}_{CE}-{x}_{AC}}{4{t}^{2}}=\frac{0.072-0.028-0.028}{0.04}=0.40m/{s}^{2}$，
（3）保持砂和砂桶的總質(zhì)量不變，改變小車和砝碼的總質(zhì)量，這是為了探究合外力不變，加速度與小車和砝碼的總質(zhì)量的關(guān)系．
故答案為：（1）A；（2）0.40；（3）合外力，小車和砝碼的總質(zhì)量

點(diǎn)評(píng) 只要真正掌握了實(shí)驗(yàn)原理就能順利解決此類實(shí)驗(yàn)題目，而實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理都與實(shí)驗(yàn)原理有關(guān)，故要加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的學(xué)習(xí)和掌握，同時(shí)要熟練應(yīng)用所學(xué)基本規(guī)律解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題．