Question

6．某实验小组利用图1所示的装置探究加速度与力、质量的关系．

（1）下列做法正确的是AD（填字母代号）．
A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行
B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码盘通过定滑轮拴在木块上
C．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源
D．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度
E．“平衡摩擦力”的本质就是想法让小车受到的摩擦力为零
（2）实验时，某同学得到一条纸带，如图2所示，每5个计时点取一个计数点，记为图中0、1、2、3、4、5、6点．测得相邻两个计数点间的距离分别为s₁=0.96cm，s₂=2.88cm，s₃=4.80cm，s₄=6.72cm，s₅=8.64cm，s₆=10.56cm，打点计时器的电源频率为50Hz．计算此纸带的加速度大小a=1.9m/s²，打计数点“4”时纸带的速度大小v₄=0.77m/s．（保留两位有效数字）
（3）在验证质量一定时，加速度a和合外力F的关系时，某学生根据实验数据作出了如图3所示的a-F图象，图象不过原点其原因是没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

Answer 1

分析 （1）根据实验的原理以及注意事项确定实验步骤的正误；
（2）根据在匀变速直线时间中点的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度大小可以求出某点的瞬时速度大小；利用逐差法可以求出纸带的加速度大小；
（3）图3图象说明在拉力大于0时，物体的加速度为0，说明绳子的拉力被摩擦力平衡了，即没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

解答 解：（1）A、调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行，否则拉力不会等于合力，故A正确；
B、在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，不应悬挂将装有砝码的砝码盘通过定滑轮拴在木块上，故B错误；  
C、打点计时器要“早来晚走”即实验开始时先接通打点计时器的电源待其平稳工作后再释放木块，而当实验结束时应先控制木块停下再停止打点计时器，故C错误； 
D、平衡摩擦力后，有mgsinθ=μmgcosθ，即μ=tanθ，与质量无关，故通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度，故D正确；
故选：AD；
（2）每5个计时点取一个计数点，则时间间隔T=0.02s×5=0.1s
此纸带的加速度大小a=$\frac{（{s}_{4}+{s}_{5}+{s}_{6}）-（{s}_{1}+{s}_{2}+{s}_{3}）}{（3T）^{2}}$=$\frac{（6.72+8.64+10.56）×1{0}^{-2}-（0.96+2.88+4.80）×1{0}^{-2}}{（3×0.1）^{2}}$m/s²=1.9m/s²；
打计数点“4”时纸带的速度大小v₄=$\frac{{s}_{4}+{s}_{5}}{2T}=\frac{（6.72+8.64）×1{0}^{-2}}{2×0.1}m/s$≈0.77m/s；
（3）图3图象说明在拉力大于0时，物体的加速度为0，说明合外力为0，即绳子的拉力被摩擦力平衡了，即没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，也就是没有将长木板的末端抬高或抬高不够．
故答案为：（1）AD；  （2）1.9；  0.77；    （3）没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

点评 解答本题的关键是掌握实验原理、实验仪器使用、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项．对于实验中要注意的事项，要知其原因．另外注意纸带的处理，会通过纸带求解瞬时速度和加速度，计算时注意单位的统一．