Question

“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖（1）所示．

①在平衡小車(chē)與桌面之間摩擦力的過(guò)程中，打出了一條紙帶如圖（2）所示，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s，從比較清晰的點(diǎn)起，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離如圖中標(biāo)示，該小車(chē)的加速度a=

0.16

m/s²．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
②平衡摩擦力后，改變砝碼盤(pán)中砝碼的數(shù)量，多次重復(fù)測(cè)量，在某次實(shí)驗(yàn)中根據(jù)測(cè)得的多組數(shù)據(jù)可畫(huà)出a-F關(guān)系圖線(xiàn)（如圖（3）所示）．此圖線(xiàn)的AB段明顯偏離直線(xiàn)，造成此誤差的主要原因是

C

A．小車(chē)與軌道之間存在摩擦
B．導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)
C．砝碼盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量太大
D．所用小車(chē)的質(zhì)量太大．

Answer 1

分析：（1）小車(chē)做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，可利用勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的推論△x=aT²求解加速度．
（2）根據(jù)圖象得出變量之間的關(guān)系，知道鉤碼所受的重力作為小車(chē)所受外力的條件．

解答：解：（1）每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間時(shí)間間隔是0.1s
設(shè)第一段位移為x₁，第二段位移為x₂，由：△x=aT²得：
a=

x2-x1

T2

=

0.0368-0.0352

0．12

m/s2=0.16m/s2
（2）數(shù)據(jù)處理時(shí)：設(shè)小車(chē)的質(zhì)量為M，砝碼和托盤(pán)的總質(zhì)量為m，F(xiàn)=mg由牛頓第二定律得：
小車(chē)的加速度為：a=

F

M

=

mg

M

這是理論值．
由牛頓第二定律得
對(duì)于小車(chē)個(gè)鉤碼組成的整體：a=

F

M+m

=

mg

m+M

這是真實(shí)值．
所以：只有當(dāng)M＞＞m時(shí)：a=

F

M+m

=

mg

m+M

≈

mg

M

a與F才成線(xiàn)性關(guān)系．
所以AB段明顯偏離直線(xiàn)的原因是m太大了．
A：圖象是從零點(diǎn)開(kāi)始的，故小車(chē)與軌道間的摩擦力為零．故A錯(cuò)誤．
B：圖象是從零點(diǎn)開(kāi)始的，故小車(chē)與軌道間的摩擦力為零．導(dǎo)軌水平無(wú)影響．故B錯(cuò)誤．
C：只有當(dāng)M＞＞m時(shí)：a=

F

M+m

=

mg

m+M

≈

mg

M

a與F才成線(xiàn)性關(guān)系．所以AB段明顯偏離直線(xiàn)的原因是m太大了．故C正確．
D：只有當(dāng)M＞＞m時(shí)：a=

F

M+m

=

mg

m+M

≈

mg

M

a與F才成線(xiàn)性關(guān)系．故小車(chē)質(zhì)量大更容易滿(mǎn)足M＞＞m．故D錯(cuò)誤．
故選：C
 答案為（1）0.16  （2）C

點(diǎn)評(píng)：①要提高應(yīng)用勻變速直線(xiàn)的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的能力，在平時(shí)練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的理解與應(yīng)用．
②不管是考查什么實(shí)驗(yàn)，首先要找到實(shí)驗(yàn)原理，我們就可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理找需要的實(shí)驗(yàn)儀器，找實(shí)驗(yàn)時(shí)需要注意的問(wèn)題，列式求解一些需要的物理量．