Question

【題目】某實驗小組利用如圖所示的裝置探究物體的加速度與力、質量的關系．

(1)實驗中下列做法正確的是___________．

A.平衡摩擦力后，實驗就不需要滿足小車及車中砝碼總質量遠大于砝碼盤及盤中砝碼總質量的條件

B.每次改變小車中砝碼的質量后，都需要重新平衡摩擦力

C.選取點跡清晰的紙帶，必須以打的第一個點為計數起始點進行測量

D.實驗中應先接通打點計時器的電源，然后再釋放小車

(2)實驗中由于實際繩對小車的拉力_________（選填“大于”、“等于”、“小于”）重物所受的重力，會給實驗帶來系統誤差。為減小此誤差，實驗中要對小車質量M和重物質量m進行選取，以下四組數據中最合理的一組是__________．（填寫相應序號）

①M=200g，m=40g、60g、80g、100g、120g

②M=200g，m=30g、35g、40g、45g、50g

③M=400g，m=20g、40g、60g、80g、100g

④M=400g，m=10g、15g、20g、25g、30g

(3)如圖所示是某一次打點計時器打出的一條記錄小車運動的紙帶。取計數點1、2、3、4、5.已知打點計時器的打點周期為0.02s，用刻度尺測量出各相鄰計數點間的距離分別為3. 05cm、3.92cm、4.77cm、5.62cm，則小車運動的加速度大小a=______m/s2．（結果保留兩位有效數字）

(4)甲、乙兩同學在同一實驗室，各取一套上圖所示的裝置放在水平桌面上，木塊上均不放砝碼，在沒有平衡摩擦力的情況下，研究加速度a與拉力F的關系，分別得到右圖中甲、乙兩條直線．設甲、乙用的木塊與木板間的動摩擦因數分別為、，由圖可知________．（大于、小于、等于）

Answer 1

【答案】（1）D、 （2）小于 ④ （3）0.86 （4）大于

【解析】

根據“探究物體的加速度與力、質量的關系”可知，本題考查“驗證牛頓第二定律”的實驗，根據實驗條件、實驗原理、實驗數據處理、誤差分析、實驗結論等，進行列式計算和分析推斷.

(1)A、本題實驗研究物塊的牛頓第二定律，實驗器材不能測出繩的拉力大小，則平衡摩擦力后要求物塊質量M遠大于鉤碼的總質量m，只有滿足這個條件才可認為小車受到的拉力F約為mg；故A錯誤.

B、平衡摩擦力后，有mgsinθ=μmgcosθ，即μ=tanθ，與質量無關，故通過增減木塊上的砝碼改變質量時，不需要重新調節木板傾斜度；故B錯誤.

C、選取點跡清晰的紙帶，不一定以打的第一個點為計數起始點進行測量；故C錯誤.

D、打點計時器要“早來晚走”即實驗開始時先接通打點計時器的電源待其平穩工作后再釋放木塊，而當實驗結束時應先控制木塊停下再停止打點計時器；故D正確.

故選D.

(2)重物與小車一起加速運動，因此重物對小車的拉力小于重物的重力，當盤和盤中砝碼的重力的大小關系得出只有m＜＜M時才可以認為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力，因此第④組數據比較符合要求．

(3)根據勻變速直線運動的判別式△x=aT2，運用逐差法得：.

(4)根據牛頓第二定律得,可知圖線的縱軸截距的絕對值等于μg,則有.