Question

2．“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示．
①打点计时器应接入交流（填“直流”或“交流”）电源．在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示．计时器打点的时间间隔为0.02s．从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离（单位：cm）．该小车的加速度a=0.16m/s²．（结果保留两位有效数字）

②平衡摩擦力后，将5个相同的钩码都放在小车上，挂上钩码盘，然后每次从小车上取一个钩码添加到钩码盘中，测量小车的加速度．小车的加速度a与钩码盘中钩码总重力F的实验数据如下表：

钩码盘中钩码总重力F（N）	0.20	0.40	0.60	0.80	1.00
加速度a（m•s-2）	0.69	1.18	1.66	2.18	2.70

请根据实验数据在图丙中作出a-F的关系图象．
根据提供的试验数据作出的a-F图线不通过原点，主要原因是未计入砝码盘的重力．
③关于这个实验下列说法正确的是BD
A．这套装置可以用于验证牛顿第一定律
B．不可能使小车获得任意加速度
C．实验过程中每次添加钩码必须重新平衡摩擦力
D．实验过程应保证钩码和钩码盘的总质量远小于小车质量．

Answer 1

分析 ①打点计时器使用交流电源，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；
②根据描点法作出a-F的关系图象，根据误差产生的原因分析作出的a-F图线不通过原点的主要原因；
③牛顿第一定律不能通过实验验证，砝码质量的不连续，导致合力的不连续，只有当小车的总质量M远远大于砝码砝盘总质量m时，才能认为绳子的拉力等于小车受到的合外力，摩擦力只要平衡一次即可．

解答 解：①打点计时器应接入交流电源，由题意可知：△x=aT²得：
a=$\frac{0.0368-0.0352}{0.01}=0.16$m/s²
②根据描点法作出a-F的关系图象如图所示．
a-F图线，不通过原点的主要原因是未放入砝码时，小车已有加速度，可以判断未计入砝码盘的重力．
③A、牛顿第一定律不能通过实验验证，故A错误；
B、由于砝码质量的不连续，导致合力的不连续，则不能使小车获得任意加速度，故B正确；
C、实验过程中每次添加钩码不需要重新平衡摩擦力，故C错误；
D、只有当小车的总质量M远远大于砝码砝盘总质量m时，才能认为绳子的拉力等于小车受到的合外力，所以为了让这个实验的系统误差尽可能小，要满足小车的总质量M远远大于砝码砝盘总质量m，故D正确．
故选：BD
故答案为：①交流；0.16；②如图所示；未计入砝码盘的重力；③BD

点评 书本上的实验，我们要从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚．对于实验中要注意的事项，要知其原因，要能够根据纸带求解加速度，难度适中．