Question

为了“探究加速度与力、质量的关系”，现提供如图1所示实验装置．请思考探究思路并回答下列问题：

（1）为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取做法是______
A．将不带滑轮的木板一端垫高适当，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动
B．将不带滑轮的木板一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动
C．将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动
D．将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动
（2）在“探究加速度与力、质量关系”的实验中，得到一条打点的纸带，如图2所示，已知相邻计数点间的时间间隔为T，且间距x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆已量出，则小车加速度的表达式为a=______；
（3）消除小车与水平木板之间摩擦力的影响后，可用钩码总重力代替小车所受的拉力，此时钩码质量m与小车总质量M之间应满足的关系为______；
（4）在“探究加速度与质量的关系”时，保持砝码质量不变，改变小车质量m，得到的实验数据如下表：

实验次数	1	2	3	4	5
小车加速度a/ms-2	0.77	0.38	0.25	0.19	0.16
小车质量m/kg	0.20	0.40	0.60	0.80	1.00

为了验证猜想，请在坐标系中作出最能直观反映a与m之间关系的图象．

Answer 1

解：（1）将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动，以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小车的合力大小等于绳子的拉力，故ABD错误，C正确．
故选C．
（2）为了减小偶然误差，采用逐差法处理数据，有：
S₆-S₃=3a₁T² ①
S₅-S₂=3a₂T² ②
S₄-S₁=3a₃T² ③
a= ④
联立①②③④得：
a=
（3）该实验的研究对象是小车，采用控制变量法研究．当质量一定时，研究小车的加速度和小车所受合力的关系．那么小车的合力怎么改变和测量呢？为消除摩擦力对实验的影响，可以把木板D的左端适当垫高，以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小车的合力就是绳子的拉力．
根据牛顿第二定律得：
对m：mg-F_拉=ma
对M：F_拉=Ma
解得：F_拉=
当M＞＞m时，即当砝码和盘的总重力要远小于小车的重力，绳子的拉力近似等于砝码和盘的总重力．
（4）据所提供数据，采用描点法得出图象如下所示：
故答案为：（1）C；
（2）；
（3）m＜＜M；
（4）如图所示．
分析：（1）解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项，了解平衡摩擦力的方法；
（2）利用逐差法可以求出加速度的大小；
（3）根据牛顿第二定律，求出小车实际的拉力大小，然后和mg进行比较，可以得出结论；
（4）根据所提供数据，采用描点法，可以正确的画出图象．
点评：对于实验问题首先要 明确实验原理，理解重要步骤的操作，熟练应用基本物理解决实验问题．