Question

14．某实验小组设计了如图甲所示实验装置，探究滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系．在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了多组实验，将位移传感器和力传感器得到的多组数据输入计算机进行处理，得到了两条a-F图线①、②，如图乙所示．

（1）实验时，一定要进行的一项操作是A；
A．改变托盘中砝码的个数    B．用天平测出托盘的质量
C．滑块在轨道水平和倾斜的两种情况下必须在同一位置由静止释放
D．为减小误差，实验中一定要保证托盘和砝码的质量远小于滑块的质量
（2）在轨道倾斜的情况下得到的a-F图线是①（选填①或②）；
（3）滑块和位移传感器发射部分的总质量m=0.5kg，滑块和轨道间的动摩擦因数μ=0.2（重力加速度g取10m/s²）．

Answer 1

分析 （1）依据实验操作要求可分析必须进行的操作；
（2）知道滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图象斜率等于滑块和位移传感器发射部分的总质量的倒数；
（3）对滑块受力分析，根据牛顿第二定律求解．

解答 解：（1）A、改变托盘中砝码的个数才能改变拉力F，故A正确．
B、滑块的释放位置对该实验没有影响，不要求每次在同一位置，故B错误．
CD、本题拉力可以由力的传感器测出，不需要用天平测出砂和砂桶的质量，也就不需要使小桶（包括砂）的质量远小于车的总质量，故C错误，D错误．
故选：A．
（2）由图象可知，当F=0时，a≠0．也就是说当绳子上没有拉力时小车就有加速度，该同学实验操作中平衡摩擦力过大，即倾角过大，平衡摩擦力时木板的右端垫得过高．所以图线①是在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的．
（3）根据F=ma得a=$\frac{F}{m}$
所以滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图象斜率等于滑块和位移传感器发射部分的总质量的倒数．
由图形②得加速度a和所受拉力F的关系图象斜率k=2，
所以滑块和位移传感器发射部分的总质量m=0.5Kg 
由图形②得，在水平轨道上F=1N时，加速度a=0，
根据牛顿第二定律得：F-μmg=0
解得：μ=0.2
故答案为：（1）A；（2）①；（3）0.5；0.2．

点评 通过作出两个量的图象，然后由图象去寻求未知量与已知量的关系．运用数学知识和物理量之间关系式结合起来求解．