Question

15．为了探究物体加速度a与所受合外力F的关系，某同学设计的实验装置如图1，装置中绳与滑轮的质量不计、摩擦足够小，纸带穿过打点计时器B的限位孔，C为力传感器，小车质量为m_l，钩码质量为m₂，平衡小车摩擦力后，该同学记录的小车加速度a与受力F的实验数据如表：
（1）请根据该组同学的实验数据，在图2中绘制a-F图线；
（2）根据所作的a-F图线，实验结论是：小车质量一定时，其加速度与所受合外力成正比．
（3）关于本实验，下列说法中正确的有AB．
A．实验时应先接通电源后释放小车
B．小车释放前应靠近打点计时器
C．实验中钩码质量m₂应远小于小车质量m₁
D．测力计的读数始终为$\frac{1}{2}$m₂g．

实验次数	1	2	3	4	5	6	7
加速度a（m•s-2）	0.25	0.95	1.61	2.22	2.80	3.33	3.84
受力F（N）	0.05	0.19	0.32	0.44	0.56	0.67	0.77

Answer 1

分析 （1）根据描点法作出图象；（2）根据a与F的关系图线为直线，确定物体加速度与合力的关系．（3）根据图示实验确定实验原理然后答题；由于该实验的连接方式，小车是在绳的拉力下加速运动，故不要求重物质量远小于小车质量；由牛顿第二定律可求解测力计的读数．

解答 解：（1）根据描点法作出图象，如图所示：

（2）根据a与F的关系图线为直线，质量不变时，物体的加速度与合外力成正比．
（3）A、B 小车释放前应靠近打点计时器，且应先接通电源再释放小车，这样才能保证纸带的大部分距离上都打上了点，才能充分利用整个纸带，故AB正确．
C、由于该实验的连接方式，重物和小车不具有共同的加速度，小车是在绳的拉力下加速运动，此拉力可由测力计示数获得，不需要用重物的重力来代替，故不要求重物质量远小于小车质量，故C错误；
D、由于重物向下加速度运动，由牛顿第二定律：m₂g-2F=m₂a，
解得：F=$\frac{{m}_{2}g-{m}_{2}a}{2}$，故D错误
故选：AB
故答案为：（1）如图所示；（2）小车质量一定时，其加速度与所受合外力成正比；（3）AB

点评 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，然后熟练应用物理规律来解决实验问题．要学会应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用．