Question

4．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中：

①某组同学用如图1所示装置，采用控制变量的方法，来研究在小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到的合外力的关系．下列措施中需要并且正确的是ACD（多选）
A．首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力
B．每次改变拉小车的拉力后都需要重新平衡摩擦力
C．实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力
D．每次小车都要从同一位置开始运动
E．实验中应先释放小车，然后再接通打点计时器的电源
②实验中，用打点计时器记录纸带运动的时间，计时器所用电源频率为50HZ．打点计时器打出的一条纸带如图2所示，A、B、C、D、E、F、G为我们在纸带上所选的计数点，每相邻的两个计数点之间有四个小点未画出，已知AB=5.00cm，BC=7.10cm，CD=9.10cm，DE=11.00cm，EF=12.90cm，FG=15.10cm．根据纸带计算小车的加速度a=1.98m/s²（计算结果保留3位有效数字）
③某组同学根据实验数据，画出a-F图象如图3所示，那么该组同学实验中出现的问题可能是B
A．实验中未平衡摩擦力
B．实验中平衡摩擦力时长木板倾角太大
C．实验中绳子拉力方向没有跟长木板平行
D．实验中小车质量发生变化．

Answer 1

分析 探究加速度与力的关系实验时，需要平衡摩擦力，平衡摩擦力时，要求小车在无动力的情况下平衡摩擦力，不需要挂任何东西．平衡摩擦力时，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：mgsinθ=μmgcosθ，可以约掉m，只需要平衡一次摩擦力．操作过程是先接通打点计时器的电源，再放开小车．小车的加速度应根据打出的纸带求出．
能够知道相邻的计数点之间的时间间隔．利用匀变速直线运动的推论，作差法求解加速度．

解答 解：（1）A、实验首先要平衡摩擦力，使小车受到合力就是细绳对小车的拉力，故A正确；
B、由于平衡摩擦力之后有Mgsinθ=μMgcosθ，故tanθ=μ．所以无论小车的质量是否改变，小车所受的滑动摩擦力都等于小车的重力沿斜面的分力，改变小车质量即改变拉小车拉力，不需要重新平衡摩擦力；故B错误；
C、实验中，要保证塑料桶和所添加砝码的总质量远小于小车的质量，这样才能使得塑料桶和所添加砝码的总重力近似等于细绳对小车的拉力，所以实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力，故C正确；
D、每次小车都需要要从同一位置开始运动，故D正确；
E、实验中应先接通电源，后放开小车，故E错误；
故选：ACD．
（2）根据a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$ 得：
a=$\frac{{x}_{DG}-{x}_{AD}}{9{T}^{2}}$=$\frac{（0.151+0.129+0.11）-（0.091+0.071+0.05）}{9×0．{1}^{2}}$=1.98m/s²．
（3）从图1可知在拉力F=0时物体的加速度不为0，即合外力不为0，图1纵轴的截距大于0，
说明在无拉力的情况下物体的加速度大于0，即在平衡摩擦力时，长木板倾角过大（平衡摩擦力过度）．故B正确，ACD错误；
故答案为：（1）ACD；（2）1.98；（3）B．

点评 该题考查了实验注意事项、实验数据处理分析，知道实验原理及注意事项即可正确解题；探究加速度与力、质量的关系实验时，要平衡小车受到的摩擦力，不平衡摩擦力、或平衡摩擦力不够、或过平衡摩擦力，小车受到的合力不等于钩码的重力．