Question

8．某实验小组利用图1所示的装置探究加速度与力的关系．
（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，需要进行的一项操作是D．

A．将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砝码和砝码桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动
B．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，使小车在砝码和砝码桶的牵引下运动，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，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砝码和砝码桶，先轻推小车，然后给打点计时器通电，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动
D．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，撤去砝码和砝码桶，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
（2）实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，除了上述平衡摩擦力之外，还需要进行的一项操作是调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行．
（3）实验中在进行上述调整之后，要使细线的拉力等于砝码和砝码桶的总重力，还应该满足的条件是砝码和砝码桶的总质量远小于小车的质量
（4）为了减少实验误差，某小组对上述实验装置进行了改装，如图2所示，改装时带滑轮的长木板和弹簧测力计均水平固定．
①在用改装后的实验装置进行实验时，一定要进行的操作是AB
A．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数
B．改变砂和砂桶质量，打出几条纸带
C．用天平测出砂和砂桶的质量
D．为了减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量
②以弹簧测力计的示数F为横坐标，以加速度a为纵坐标，画出的aF图线如图3所示，已知图线的斜率为k，则小车的质量为$\frac{2}{k}$．

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、为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，还需要进行的一项操作是调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行；
3、在什么情况下才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力，需求出绳子的拉力，而要求绳子的拉力，应先以整体为研究对象求出整体的加速度，再以M为研究对象求出绳子的拉力，通过比较绳对小车的拉力大小和盘和盘中砝码的重力的大小关系得出只有M＞＞m时才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力；
4、根据该实验原理，操作步骤和数据处理以及注意事项分析，小车质量不变时，加速度与拉力成正比，对a-F图来说，图象的斜率表示小车质量的倒数．

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，需要平衡摩擦力，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，撤去砝码和砝码桶，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，故D正确；
故选：D
（2）实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，除了上述平衡摩擦力之外，还需要进行的一项操作是调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行．
（3）只有当砝码和砝码桶远远小于小车质量时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于砝码和砝码桶的总重力；
（4）①A、打点计时器运用时，都是先接通电源，待打点稳定后再释放纸带，该实验探究加速度与力和质量的关系，要记录弹簧测力计的示数，故A正确；
B、改变砂和砂桶质量，即改变拉力的大小，打出几条纸带，研究加速度随F变化关系，故B正确；
C、本题拉力可以由弹簧测力计测出，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CD错误．
故选：AB
②对a-F图来说，图象的斜率表示小车质量的倒数，
此题，弹簧测力计的示数F=$\frac{1}{2}{F}_{合}$，
故小车质量为$m=\frac{2}{k}$
故答案为：（1）D；（2）调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行；（3）砝码和砝码桶的总质量远小于小车的质量；（4）①AB； ②$\frac{2}{k}$

点评 本题考察的比较综合，需要学生对这一实验掌握的非常熟，理解的比较深刻才不会出错，知道a-F图的斜率等于小车质量的倒数，难度适中．