Question

14．某同学用图1所示实验装置验证质量一定时系统的加速度与合外力的关系，小车内盛有沙子，沙桶和沙桶内沙子的总质量记为m，小车及车内沙子的总质量记为M，在实验中保持m与M之和不变，将砂桶和砂桶内沙子总重力视为系统所受合外力F，实验后系统加速度a由纸带计算得到；该同学从车子中取出一些沙子，放入砂桶中，改变F的大小，重复多次，测得多组（a，F）数据．

次数	1	2	3	4	5	6
a/（m/s2）	0.5	0.74	1.01	1.24	1.48	1.75
mg/（N）	0.1	0.15	0.20	0.25	0.30	0.35

（1）为消除摩擦力的影响，实验前平衡摩擦力的具体操作为：取下砂桶，把木板不带滑轮的一端适当垫高并反复调节，直到轻推小车后，小车能沿木板做匀速直线运动．
（2）实验中下列做法正确的是BD（填字母代号）
A．若打点计时器为电磁式的应接220V交流电源
B．调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行
C．实验时，先放开小车再接通打点计时器的电源
D．通过增减小车上的沙改小车变质量时，不需要重新调节木板的倾斜度
（3）按正确操作得出上表，请通过表格中的数据在图2的坐标系中画出a-F图象，并利用图象求出M+m=0.2kg．

Answer 1

分析 （1）验证牛顿第二定律实验前要平衡摩擦力，把木板一端垫高，使小车在木板上做匀速直线运动；
（2）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即可解答；
（3）作出a-F图线应该采用描点法拟合呈一条倾斜的直线，根据牛顿第二定律结合图象求出系统总质量．

解答 解：（1）为消除摩擦力的影响，实验前平衡摩擦力的具体操作为：取下砂桶，把木板不带滑轮的一端适当垫高并反复调节，直到轻推小车后，小车能沿木板做匀速直线运动运动；
（2）A、电磁式打点计时器应接4-6V交流电源，故A错误；
B、调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行，保证小车运动过程中受到的合力不变，故B正确；
C、实验时，不能先放开小车，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，同时要求开始小车要靠近打点计时器，故C错误；
D、通过增减小车上的沙改小车变质量时，不需要重新平衡摩擦力，也就不需要调节木板的倾斜度，故D正确；
故选：BD．
（3）②采用描点法作出a-F图象，

在实验中保持m与M之和不变，该同学从车子中取出一些沙子，放入沙桶中，将沙桶和沙桶内沙子总重力视为系统所受合外力F，
根据牛顿第二定律得M+m=$\frac{△F}{△a}=\frac{0.35-0}{1.75-0}$=0.2kg
故答案为：（1）砂桶；匀速直线；（2）BD；（3）如图所示；0.2．

点评 教科书本上的实验，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，实验的图象描绘，物理结合数学的应用都值得注意，难度适中．