Question

3．在做“探究加速度与力、质量关系”的实验时，采用如图1所示的实验装置，让重物通过轻绳拖动小车在长木板输尿管做匀加速直线运动．
（1）实验室需要将长木板的一端垫起适当的高度，这样做是为了消除木板对小车的摩擦力的影响，使小车所受合外力F等于绳对小车的拉力．
（2）刘华同学是这样操作的：按如图1所示将实验装置全部链接好，开启打点计时器后轻推小车，发现小车能做匀速直线运动，然后不断增加对小车的拉力F，他得到的M（小车质量）保持不变的情况下的a-F图线是如图3所示的C（将选项代号的字母填在横线上）．
（3）打点计时器使用的交流电周期为T=0.02s，图2是张路同学在正确操作下获得的一条纸带，其中A、B、C、D、E每两点之间还有3个点没有标出，写出用s₁、s₂、s₃、s₄以及T来表示小车加速度的计算式：a=$\frac{{{{s}_{3}+s}_{4}-s}_{1}{-s}_{2}}{6{4T}^{2}}$（用题目所给的符号表示）．根据纸带所提供的数据，算得打点计时器打下B点时，小车速度V_B=0.19m/s．（结果保留两位有效数字）

Answer 1

分析 （1）根据实验原理可知该实验需要将长木板的一端垫起适当的高度以平衡摩擦力；
（2）正确的a-F图象应该是过原点的直线，由于平衡摩擦力过度，因此图象在纵轴上有截距，
（3）根据匀变速直线运动的特点，利用逐差法可以求出其加速度的大小．

解答 解：（1）为了消除小车所受摩擦力对实验的影响，在该实验中需要将长木板的一端垫起适当的高度．
（2）如果这位同学先的操作，导致平衡摩擦力过度，因此当小车上还没有挂砂和砂桶时，小车应该就已经有加速度了，故图象ABD错误，C正确．
故选：C．
（3）A、B、C、D、E每两点之间还有3个点没有标出，所以相邻的计数点间的时间间隔T′=4T=0.08s，
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT²可以求出加速度的大小，得：a=$\frac{{{{s}_{3}+s}_{4}-s}_{1}{-s}_{2}}{{4T′}^{2}}$=$\frac{{{{s}_{3}+s}_{4}-s}_{1}{-s}_{2}}{6{4T}^{2}}$，
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上D点时小车的瞬时速度大小．
v_B=$\frac{0.0121+0.0183}{2×0.08}$=0.19m/s
故答案为：（1）木板对小车的摩擦力；（2）$\frac{{{{s}_{3}+s}_{4}-s}_{1}{-s}_{2}}{6{4T}^{2}}$，0.19

点评 在“探究加速度与力、质量关系”的实验用控制变量法，本实验只有在满足平衡摩擦力和小车质量远大于钩码质量的双重条件下，才能用钩码重力代替小车所受的合力，同时加强基础物理知识在实验中的应用，加强解决实验问题的能力．