Question

2．如图甲所示为“探究加速度和力的关系”的实验装置．
①除了图甲中所示的仪器以外，还有以下器材可供选择：

A．低压直流电源  B．低压交流电源  C．秒表   D．天平  E．刻度尺    F．弹簧秤
完成实验，还应选取实验器材的编号是BDE．
②在实验中采用控制变量法，保持小车的总质量不变；用钩码所受的重力作为小车所受合外力．
③改变所挂钩码的数量，多次重复测量．某次实验根据测得的多组数据画出图乙所示a-F图线，分析OA段可得出的实验结论是在质量不变的条件下，加速度与合外力成正比．
④图线的AB段明显偏离直线，此误差的主要原因是C．
A．小车与轨道之间存在摩擦     B．导轨保持了水平状态
C．所挂钩码的总质量太大       D．所用小车的质量太大
⑤某同学利用实验中打出的纸带求加速度，处理方案有两种：a．利用公式a=$\frac{2x}{{t}^{2}}$计算；b．根据a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$利用逐差法计算．两种方案中，你认为方案b比较合理．（填“a”或“b”）

Answer 1

分析 根据实验的具体操作步骤以及所要测量的数据，即可明确所需器材．控制实验所控制的变量，分析图象，根据图象特点得出实验结论；根据实验注意事项分析图象偏离直线的原因．

解答 解：①电磁打点计时器需要低压交流电源，而不需要低压直流电源，实验需要测量物体运动的位移，需要刻度尺．
用钩码所受的重力作为小车所受合外力，需要用天平测出钩码的质量，不需要弹簧秤．
由于打点计时器记录通过所打点记录了物体运动时间，因此不需要秒表．完成实验，还应选取实验器材的编号是BDE．
②在实验中采用控制变量法，保持小车的总质量不变；用钩码所受的重力作为小车所受合外力．
③由图象OA段可知，a与F成正比，即：在质量不变的条件下，加速度与合外力成正比；
④以小车与钩码组成的系统为研究对象，系统所受的合外力等于钩码的重力m_钩码g，
由牛顿第二定律得：m_钩码g=（m_小车+m_钩码）a，小车的加速度a=$\frac{{m}_{钩码}}{{{m}_{小车}+m}_{钩码}}$g，
小车受到的拉力F=m_小车a=$\frac{{{m}_{钩码}m}_{小车}}{{{m}_{小车}+m}_{钩码}}$g，当m_钩码＜＜m_小车时，
可以认为小车受到的合力等于钩码的重力，如果钩码的质量太大，
则小车受到的合力小于钩码的重力，实验误差较大，a-F图象偏离直线，故C正确．
故选：C．
⑤纸带开始一段点分布密集，若利用公式a=$\frac{2x}{{t}^{2}}$计算，计算加速度的大小，误差较大，因此用匀变速直线运动的结论△x=aT²求加速度的大小，故b合理．
故答案为：①BDE；②小车的总质量；③在质量不变的条件下，加速度与合外力成正比；④C；⑤b

点评 本题考查了控制变量法的应用、实验数据处理、实验误差分析，实验误差分析是本题的难点；应知道当砝码质量远小于小车质量时，可以认为小车受到的拉力等于钩码重力．