Question

【题目】用如图所示的实验装置做?°探究加速度与力、质量的关系?±实验：

(1)实验中，需要平衡小车和纸带运动过程中所受的阻力，正确的做法是（____）

A．小车放在木板上，把木板一端垫高，调节木板的倾斜程度，使小车在不受绳的拉力时沿木板做匀速直线运动

B．小车放在木板上，挂上砂桶，把木板一端垫高，调节木板的倾斜程度，使小车在砂桶的作用下沿木板做匀速直线运动

C．小车放在木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器．把木板一端垫高，调节木板的倾斜程度，使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿木板做匀速直线运动

(2)如图为某次实验纸带，在相邻两计数点间都有四个打点未画出，用刻度尺测得：x1＝0.55 cm，x2＝0.94 cm，x3＝1.35 cm，x4＝1.76 cm，x5＝2.15 cm，x6＝2.54 cm.

打下3点时小车的瞬时速度v3＝________ m/s；小车的加速度a＝________ m/s2.(计算结果均保留2位有效数字)

(3)某小组在研究?°外力一定时，加速度与质量的关系?±时，保持砂和砂桶质量不变，改变小车质量M，分别记录小车加速度a与其质量M的数据．在分析处理数据时，该组同学产生分歧：甲同学认为根据实验数据可以作出小车加速度a与其质量M的图像，如图，然后由图像直接得出a与M成反比．乙同学认为应该继续验证a与其质量倒数是否成正比，并作出小车加速度a与其质量倒数的图像，如图所示．你认为________同学(选填甲或乙)的方案更合理．

(4)另一小组在研究?°小车质量一定时，加速度与质量的关系时，用改变砂的质量的办法来改变对小车的作用力F，然后根据测得的数据作出a－F图像，如图所示．发现图像既不过原点，末端又发生了弯曲，可能原因是（____）

A．平衡摩擦力时，木板的倾斜角度过大，且砂和砂桶的质量较大

B．平衡摩擦力时，木板的倾斜角度过小，且砂和砂桶的质量较大

C．没有平衡摩擦力，且小车质量较大

D．平衡摩擦力时，木板的倾斜角度过小，且小车质量较大

Answer 1

【答案】 C 0.16 0.40 乙 B

【解析】(1)平衡摩擦力的方法是用重力沿斜面向下的分力来抵消摩擦力的作用，具体做法是：将小车轻放(静止)在长木板上，挂好纸带(纸带和打点计时器的限位孔之间有摩擦力)、不挂砂桶，将长木板靠近打点计时器的一端适当垫高，轻推小车，使小车做匀速运动(纸带上两点的距离相等)即可，故C正确；

(2)①打点计时器的工作周期为T0=0.02s，相邻两计数点间都有四个打点未画出,所以两计数点之间的时间间隔为T=5T0=0.1s

②s7s6=s6s5可知s7=2s6s5=2×2.542.15=2.93cm，

比较接近2.96cm，故选C项

③根据匀变速直线运动的规律：

计数点3的速度为：v3=（s3+s4）/2T=（0.0135+0.0176）/0.2m/s=0.16m/s，

加速度为：a=△st2=(s4+s5+s6s1-s2-s3)/9T2=(0.0176+0.0215+0.02540.0055-0.0094-0.0135)/9×0.12=0.40m/s2

(3) 图像是一条直线时，两变量之间的关系更明确，所以应作出小车加速度a与其质量倒数的图像，乙同学的方案更合理。

(4)图象与横轴相交，说明需要用拉力平衡摩擦力，即没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够；砂桶和小车一起运动，根据牛顿第二定律，对砂桶：mgF=ma，对小车：F=Ma，可得小车受到的拉力，本实验用砂桶的重力代表小车受到的合外力(拉力)，可知，F<mg，只有m<<M时，才有F≈mg，所以砂和砂桶的总质量m与小车和车上砝码的总质量M之间应满足的条件是m<<M。当m<<M时，即砂桶总重力远小于小车的重力，绳子的拉力近似等于砂桶的总重力，小车的加速度a与拉力F成正比，如果砂和小桶的总质量太大，小车受到的拉力明显小于砂桶重力，加速度与砂桶重力(小车受到的合力)不成正比，aF图象发生弯曲，不再是直线。B正确。