Question

20．某同学为探究加速度与合外力的关系，设计了如图甲所示的实验装置．一端带有定滑轮的长木板固定在水平桌面上，用轻绳绕过定滑轮及轻滑轮将小车与弹簧测力计相连．实验中改变悬挂的钩码个数进行多次测量，记录弹簧测力计的示数F，并利用纸带计算出小车对应的加速度a．

（1）实验中钩码的质量可以不需要远小于小车质量，其原因是C．
A．小车所受的拉力与钩码的重力无关
B．小车所受的拉力等于钩码重力的一半
C．小车所受的拉力可由弹簧测力计直接测出
（2）图乙是实验中得到的某条纸带的一部分．已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，由纸带数据求出小车的加速度a=0.75m/s²．
（3）根据实验数据绘出小车的加速度a与弹簧测力计示数F的关系图象，图丙图象中最符合本实验实际情况的是B．

Answer 1

分析 （1）根据实验原理，弹簧测力计的读数为小车所受合外力，则不需要砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量的条件；
（2）在匀变速直线运动中连续相等时间内的位移差为常数，根据作差法求解加速度；
（3）数据作出小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图象，应该是过原点的一条倾斜直线．

解答 解：（1）根据实验原理可知，弹簧测力计的读数为小车所受合外力，则不需要砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量的条件，故AB错误，C正确；
故选：C；
（2）在匀变速直线运动中连续相等时间内的位移差为常数，即：△x=aT²，
解得：a=$\frac{{x}_{3}-{x}_{1}}{2{T}^{2}}$=$\frac{0.0335-0.0185}{2×0．{1}^{2}}$=0.75m/s²．
（3）由题意可知，小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系应该是成线性关系，即为不是过原点的一条倾斜直线，实验存在阻力，故B符合；
故答案为：（1）C；（2）0.75；（3）B．

点评 解答实验问题的关键是正确理解实验原理，加强基本物理知识在实验中的应用，同时不断提高应用数学知识解答物理问题的能力；
掌握求加速度的方法，注意单位的统一，同时理解由图象来寻找加速度与合力的关系．