Question

19．图甲为“探究加速度与物体受力的关系”的实验装置示意图，沙和沙桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为M．实验中用沙和沙桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小．

（1）实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行．接下来还需要进行的一项操作是B
A．将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节m的大小，使小车在沙和沙桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动．
B．将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去沙和沙桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动．
C．将长木板的一端垫起适当的高度，撤去沙和沙桶，轻推小车，判断小车是否做匀速运动．
（2）实验中要进行质量m和M的选取，以下最合理的一组是C
A．M=200g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
B．M=200g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
C．M=400g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
D．M=400g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
（3）图乙是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出．量出相邻的计数点之间的距离分别为：S_AB=4.22cm、S_BC=4.65cm、S_CD=5.08cm、S_DE=5.49cm、S_EF=5.91cm、S_FG=6.34cm．已知打点计时器的工作频率为50Hz，则小车的加速度a=0.42m/s²（结果保留2位有效数字）．
（4）由本实验得到的数据作出小车的加速度a与沙和沙桶总重力F的关系图象，与本实验相符合的是C
（5）若利用图甲进行实验，在实际情况中，沙和沙桶总重力大小大于（填“大于”、“小于”或“等于”）细线对小车拉力的大小．为了减小误差，要求沙和沙桶总质量m远小于（填“远大于”或“远小于”）小车质量M．某实验小组对本实验的装置进行了改进，他们利用如图丁的装置来进行实验，实验中弹簧测力计的示数等于（填“大于”、“小于”或“等于”）细线对小车拉力的大小．

Answer 1

分析 （1）小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，则应平衡摩擦力；
（2）当沙和沙桶总质量远远小于小车和砝码的总质量，即m＜＜M时才可以认为绳对小车的拉力大小等于沙和沙桶的重力；
（3）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，
（3）抓住实验中未平衡摩擦力确定正确的图线．
（4）实验中认为沙和沙桶重力等于绳子的拉力，结合牛顿第二定律分析判断实际拉力与沙和沙桶重力的关系

解答 解：（1）为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行．接下来还需要进行的一项操作是将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动，即平衡摩擦力．故选B
（2）当m＜＜M时，即当沙和沙桶总质量远远小于小车和砝码的总质量，绳子的拉力近似等于沙和沙桶的总重力．因此最合理的一组是C．
故选：C．
（3）相邻的两个计数点之间还有四个点未画出，相邻的计数点时间间隔为T=0.1s，
利用匀变速直线运动的推论△x=at²，得：
s_DE-s_AB=3a₁T²
s_EF-s_BC=3a₂T²
s_FG-s_CD=3a₃T²
为了更加准确的求解加速度，我们对三个加速度取平均值得：
a=$\frac{1}{3}$（a₁+a₂+a₃）=$\frac{5.49cm+5.91cm+6.34cm-4.22cm-4.65cm-5.08cm}{（3×0.1s）_{\;}^{2}}$=$42cm/{s}_{\;}^{2}$=0.42m/s²    
（4）本实验未平衡小车的摩擦力，所以与实验相符的图象是C
（5）在本实验中，我们认为细线拉力的大小等于沙和沙桶（其总质量为m）的总重力，而实际上细线的拉力：
mg-T=ma，
得：T=mg-ma，故细线的拉力小于沙和沙桶的总重力．
为了减小误差，实验时应要求沙和沙桶的质量远小于小车的质量；
利用如图丁的装置来进行实验，根据同一根绳子张力处处相同，实验中弹簧测力计的示数等于细线对小车的拉力
故答案为：（1）B       （2）C      （3）0.42     （4）C     （5）大于       远小于      等于

点评 要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，只要真正掌握了实验原理就能顺利解决此类实验题目，而实验步骤，实验数据的处理都与实验原理有关，故要加强对实验原理的学习和掌握．