Question

5．某同学设计了如图1所示的装置来探究加速度与力的关系，弹簧秤固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接．在桌面上画出两条平行线MN、PQ，并测出间距d．开始时将木板置于MN处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数F_o，以此表示滑动摩擦力的大小．再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数F₁，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到PQ处的时间t．

（1）木板的加速度可以用d、t表示为a=$\frac{2d}{{t}^{2}}$
（2）改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a与弹簧秤示数F₁的关系．图2图象能表示该同学实验结果的是C
（3）用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是BC
A．可以改变滑动摩擦力的大小
B．可以更方便地获取多组实验数据
C．可以比较精确地测出摩擦力的大小
D．可以获得更大的加速度以提高实验精度．

Answer 1

分析 （1）根据匀变速直线运动的位移时间公式求出木板的加速度；
（2）根据实验得出的数据以及牛顿第二定律可得出对应的表达式，并分析可能出现的实验结果；
（3）通过比较两种实验的原理可得出更好的实验方法．

解答 解：（1）根据匀变速直线运动的位移时间公式得，d=$\frac{1}{2}a{t}^{2}$，解得：a=$\frac{2d}{{t}^{2}}$；
（2）根据牛顿第二定律得：a=$\frac{F-{F}_{0}}{m}$；则可知图线的斜率表示质量的倒数；当F₁＞F₀时，木板才产生加速度．随着继续向瓶中加水后，矿泉水瓶的质量不断增加，矿泉水瓶的质量不能远小于木板的质量，那么水的重力与绳子的拉力差值越来越大．故选C．
（3）A、不可以改变滑动摩擦力的大小，故A错误．
B．缓慢向瓶中加水，可以更方便地获取多组实验数据，故B正确．
C．缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动，可以比较精确地测出摩擦力的大小，故C正确．
D．并没有获得很大的加速度，可以获取多组实验数据以提高实验精度．故D错误．
故选：BC．
故答案为：（1）$\frac{2d}{{t}^{2}}$；（2）C；（3）BC．

点评 对于书本上的实验，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．