Question

9．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中．
（1）（双选）研究作用力一定时加速度与质量成反比的结论时，下列说法中正确的是BD
A．平衡摩擦力时，应将装砂的小桶用细绳通过定滑轮系在小车上
B．每次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力
C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源
D．为了能用沙和小桶的重力代替绳对小车的拉力，在小车中增减砝码时，应使小车和砝码的质量远大于砂和小桶的总质量
（2）某次实验中得到一条纸带，如图1所示，从比较清晰的点起，每5个计时点取一个计数点，分别标明0、l、2、3、4…，量得距离x₁=30mm，x₂=36mm，x₃=42mm x₄=48mm，则小车的加速度为0.60m/s²．

（3）某同学测得小车的加速度a和拉力F的数据如表所示：（小车质量保持不变）

F/N	0.20	0.30	0.40	0.50	0.60
a/m•s-2	0.10	0.20	0.28	0.40	0.52

①根据表中的数据在如图2的坐标图上作出a-F图象．
②图线不过原点的原因可能是没有平衡摩擦力或平衡摩擦力时木板倾角太小．
③图中的力F理论上指绳对小车的拉力，而实验中却用砂和砂桶的重力代替．

Answer 1

分析 （1）在该实验中绳子的拉力就等于小车所受的合外力，故要平衡摩擦力，且不能悬挂装砂的小桶，但应该连接纸带且让纸带穿过打点计时器．平衡摩擦力就是让小车所受的滑动摩擦力等于小车的重力沿斜面的分力．为节约纸带应先接通电源待打点稳定后再放开小车；
（2）根据公式△x=aT²求解加速度；
（3）应用描点法作图，根据实验数据在坐标系中描出对应的点，然后作出a-F图象；实验时要平衡摩擦力，如果平衡摩擦力不够，则图象在F轴上截距不为零，如果过平衡摩擦力，则图象在a轴上截距不为零．

解答 解：（1）A、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正确；
C、实验时，应先放开小车，再接通打点计时器电源，由于小车运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理，故C错误；
D、当m＜＜M时，即当砝码和小桶的总重力要远小于小车的重力，绳子的拉力近似等于砝码和小桶的总重力，故D正确．
故选：BD．
（2）每5个计时点取一个计数点，则两个计数点的时间间隔T=0.1s，
根据公式△x=aT²得：a=$\frac{△x}{{T}^{2}}=\frac{6×1{0}^{-3}}{0．{1}^{2}}$=0.60m/s²；
（3）①应用描点法作图，先根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后根据各点作出a-F图象，图象如图所示．

②由a-F图象可知，图线不过原点，在横轴上有截距；这表明在拉力大到一定程度时，小车才开始运动，
这可能是在实验前没有平衡小车受到的摩擦力，或平衡摩擦力时，木板垫起的倾角太小，平衡摩擦力不够造成的．
③本实验将F当作绳对小车的拉力，实际上是砂和砂桶的重力，只有当砂和砂桶的重力远小于小车的质量时，才能使砂和砂桶的重力接近绳子拉小车的力．
故答案为：（1）BD；（2）0.60；（3）①如图所示；②没有平衡摩擦力或平衡摩擦力时木板倾角太小；③绳对小车的拉力；砂和砂桶的重力

点评 在学习物理过程中掌握各种研究问题的方法是很重要的，要了解各种方法在物理中的应用．对于实验我们要明确实验原理、具体实验操作以及数据处理等，同时要清楚每一项操作存在的理由，比如为什么要平衡摩擦力，为什么要先接通电源后释放纸带等．