Question

15．一小组的同学用如图甲所示装置做“探究物体质量一定时，加速度与力的关系”实验．

（1）下列说法正确的有D
A．平衡摩擦力时，用细线一端挂空砝码盘，另一端与小车相连，将木板适当倾斜，使小车在木板上近似做匀速直线运动
B．每次改变砝码及砝码盘总质量之后，应重新平衡摩擦力
C．应让砝码及砝码盘总质量远大于小车及里面钩码的总质量
D．在合理的操作下，可以近似认为小车受到的拉力等于砝码及砝码盘的重力
（2）乙图为实验中按规范操作打出的一条纸带的一部分．从比较清晰的点迹起，在纸带 上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两计数点之间都有4个点迹没有标出，用刻度尺分别测量出A点到B、C、D、E的距离如图所示，己知打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上，则此次实验中小车运动加速度的测量值a=1.2m/s²．（结果保留两位有效数字）
（3）某同学平衡摩擦力后，改变砝码盘中砝码的质量，分别测量出小车的加速度a，以 砝码的重力F为横坐标，以小车的加速度a为纵坐标，得如图丙所示的a-F图象，则图线不通过坐标原点的主要原因是没有考虑砝码盘的重力．

Answer 1

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，根据纸带数据，由△x=at²可求小车的加速度．

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错误．
C、应让砝码及砝码盘总质量远小于小车及里面钩码的总质量，故C错误；
D、砝码及砝码盘总质量远小于小车及里面钩码的总质量时，可以近似认为小车受到的拉力等于砝码及砝码盘的重力，故D正确；
故选：D．
②由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s，
设A到B之间的距离为x₁，以后各段分别为x₂、x₃、x₄
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：
x₃-x₁=2a₁T² 
x₄-x₂=2a₂T² 
为了更加准确的求解加速度，我们对两个加速度取平均值得：
a=$\frac{1}{2}$（a₁+a₂）=$\frac{{x}_{4}+{x}_{3}-{x}_{2}-{x}_{1}}{4{T}^{2}}$=$\frac{0.229-0.0902-0.0902}{0.04}$=1.2m/s²，
③未放入砝码时，小车已有加速度，可以判断原因是未计入砝码盘的重力．
故答案为：①D； ②1.2； ③没有考虑砝码盘的重力．

点评 对于实验我们要清楚每一项操作存在的理由，其中平衡摩擦力的原因以及做法在实验中应当清楚，注意数据处理时注意单位的换算和有效数字的保留，同时掌握实验探究加速度与质量、力的关系的方法．