Question

3．某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系，弹簧测力计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测力计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，记下弹簧测力计的示数F₀，以此表示滑动摩擦力的大小．将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧测力计的示数F₁，然后释放木板，并用停表记下木板运动到PQ处的时间t．
（1）木板的加速度可以用d、t表示为a=$\frac{2d}{{t}^{2}}$．；为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是（一种即可）保持F₁不变，重复实验多次测量求平均值．
（2）改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a与弹簧测力计示数F₁的关系．下列图象能表示该同学实验结果的是C．

（3）用加水的办法改变拉力的大小与挂钩的方法相比，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 根据运动学公式求出加速度．
知道减小误差的常用方法是多次测量取平均值．
知道当水的质量远远小于木板的质量时，水的重力近似等于绳子的拉力．

解答 解：（1）根据匀变速直线运动公式得：a=$\frac{2d}{{t}^{2}}$
为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是保持F₁不变，重复实验多次测量，求平均值．
（2）根据牛顿第二定律可得F₁-F₀=ma，解得a=$\frac{{F}_{1}}{m}$-$\frac{{F}_{0}}{m}$，当F₁＞F₀时，木板才产生加速度．此实验要求水的质量必须远远小于木板质量，当矿泉水的质量逐渐增大到一定量后，图象将向下弯曲，只有图象C符合该同学的实验结果．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）$\frac{2d}{{t}^{2}}$，保持F₁不变，重复实验多次测量求平均值，
（2）C，
（3）BC．

点评 实验要明白实验目的，懂得实验原理，科学选择器材，合理安排实验步骤，细心记录数据，认真分析和处理数据，总结实验结论．