Question

11．在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系时，采用如图甲所示的实验装置，小车及车中的砝码质量用M表示，盘及盘中的砝码质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计数器打上的点计算出：
（1）本实验应用的实验方法是C （单选）
A．假设法         B．理想实验法    C．控制变量法     D．等效替代法
（2）当m与M的大小关系满足m＜＜M时，才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力．
（3）一组同学在先保持盘及盘中的砝码质量一定，探究做加速度与质量的关系，以下做法正确的是：BC（多选）
A．平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上
B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力
C．实验时，要保证绳和纸带均与木板平行以减小误差
D．小车运动的加速度可用天平测出m以及小车质量M，直接用公式a=$\frac{mg}{M}$求出．
（4）如图乙所示是实验得到的一条纸带，图中A、B、C、D、E是按打点先后顺序依次选取的计数点，每相邻的两个计数点之间有四个小点未画出． 由图中的数据可知，打B点时小车的速度为v_B=0.16m/s．小车加速度的大小为a=0.81m/s²．（结果保留两位有效数字）

Answer 1

分析 （1）探究加速度与力、质量的关系实验要应用控制变量法．
（2）当盘及盘中砝码的总质量远小于小车及砝码总质量时，可以认为小车受到的拉力等于盘及砝码的重力．
（3）平衡摩擦力时，不能挂盘；实验过程中，应保证绳和纸带与木板平行；小车的加速度应由纸带求出．
（4）物体做匀变速直线运动，应用匀变速直线运动的推论求出瞬时速度；由△x=at²可以求出物体的加速度．

解答 解：（1）探究加速度与力、质量的关系实验要应用控制变量法，故选C．
（2）当盘及盘中砝码的总质量m远小于小车及砝码总质量M时，可以认为小车受到的拉力等于盘及砝码的重力．
（3）A、平衡摩擦力时，不应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上，故A错误；
B、在实验前平衡一次摩擦力即可，每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力，故B正确；
C、实验时，要保证绳和纸带均与木板平行以减小误差，故C正确；
D、小车的加速度应该根据打点计时器打出的纸带应用匀变速运动规律求出，
加速度不能直接用公式a=$\frac{mg}{M}$求出，故D错误；故选BC．
（4）计数点间的时间间隔t=0.02s×5=0.1s，
打B点时小车的速度：v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2t}$=$\frac{0.0119+0.0200}{2×0.1}$≈0.16m/s；
由由△x=at²可知，物体的加速度：a=$\frac{{x}_{DE}-{x}_{AB}}{3{t}^{2}}$=$\frac{0.0361-0.0119}{3×0．{1}^{2}}$≈0.81m/s²．
故答案为：（1）C；（2）m＜＜M；（3）BC；（4）0.16；0.81．

点评 本题考查了实验注意事项、实验数据处理等问题，难度不大，是一道基础题；解决本题的关键掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度和加速度，关键是匀变速直线运动推论的运用，以及知道实验的原理和操作中的注意事项．