题目内容

5．在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系时，采用图示实验装置，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时器打出的点计算出．

①一组同学在先保持盘及盘中的砝码质量一定，探究加速度与质量的关系时，以下做法错误的是：ACD
A．当满足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
B．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
C．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力
D．实验时，先放开小车，再接通打点计时器电源
E．小车的加速度可用天平测出m及小车质量M，直接用公式a=$\frac{mg}{M}$求出．
②在保持小车及车中的砝码质量M一定，探究加速度与所受合外力的关系时，由于平衡摩擦力时操作不当，二位同学得到的a-F关系分别如图2C、D所示（a是小车的加速度，F是细线作用于小车的拉力）．其原因分别是：
C图：平衡摩擦力过度
D图：平衡摩擦力不足
③已知打点计时器使用的交流电频率为50HZ，纸带图中（图3）的点为计时点，利用给出的数据可求出小车的加速度a=0.64m/s2．

分析 解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项；该实验采用的是控制变量法研究，其中加速度、质量、合力三者的测量很重要．

解答 解：①A、平衡摩擦力时，应将绳从小车上拿去，轻轻推动小车，是小车沿木板运动，通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动．故A错误．
B、每次改变小车的质量时，小车的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力．故B正确．
C、实验时，应先放开小车，再接通打点计时器电源，由于小车运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理．故C错误．
D、小车运动的加速度是利用打点计时器测量，如果用天平测出m以及小车质量M，直接用公式a=$\frac{mg}{M}$求出，这是在直接运用牛顿第二定律计算的，而我们实验是在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系．故D错误．
本题选错误的，故选：ACD；
②C图：当F=0时，a≠0．也就是说当绳子上没有拉力时小车就有加速度，该同学实验操作中平衡摩擦力过大，即倾角过大；
D图：从上图中发现直线没过原点，当F≠0时，a=0．也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0，说明小车的摩擦力与绳子的拉力抵消呢．该组同学实验操作中遗漏了平衡摩擦力或平衡摩擦力不足这个步骤．即倾角过小；
③每打5个点取一个计数点，相邻的计数点的时间间隔是0.1s；
根据△x=aT2可得：
a=$\frac{（{x}_{4}+{x}_{5}+{x}_{6}）-（{x}_{1}+{x}_{2}+{x}_{3}）}{（3T）^{2}}$=$\frac{[（9.68+10.33+10.95）-（7.74+8.41+9.05）]×0.01}{{（3×0.1）}^{2}}$=0.64m/s2
故答案为：
①ACD；
②平衡摩擦力过度；平衡摩擦力不足；
③0.64m/s2．

点评 解决本题的关键知道实验的原理以及实验的注意事项，掌握纸带的处理，会通过纸带求解瞬时速度和加速度．

练习册系列答案
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A．A、B两球所受支持力的大小之比为4：3
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C．若斜面匀速转动的角速度小于ω0，则a可能不受摩擦力作用
D．若斜面匀速转动的角速度小于ω0，则c可能不受摩擦力作用

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