Question

19．为了“探究加速度与力、质量的关系”，现提供如图甲所示的实验装置：
（1）以下实验操作正确的是BC
A．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在砝码及砝码盘的牵引下恰好做匀速运动
B．调节滑轮的高度，使细线与木板平行
C．先接通电源后释放小车
D．实验中小车的加速度越大越好
（2）在实验中，得到一条如图乙所示的纸带，已知相邻计数点间的时间间隔为T=0.1S，且间距x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆已量出分别为3.09cm、3.43cm、3.77cm、4.10cm、4.44cm、4.77cm，则小车的加速度a=0.33m/s²（结果保留两位有效数字）．

（3）有一组同学保持小车及车中的砝码质量一定，探究加速度a与所受外力F的关系，他们在轨道水平及倾斜两种情况下分别做了实验，得到了两条a-F图线，如图丙所示．图线①是在轨道倾斜情况下得到的（填“①”或“②”）；小车及车中砝码的总质量m=0.5kg．

Answer 1

分析 （1）平衡摩擦力就是让小车在无拉力的作用下做匀速直线运动，让重力沿斜面的分力等于小车受到的摩擦力．
（2）从纸带上求加速度可以用逐差法求解．
（3）由图象可知，当F=0时，a≠0．也就是说当绳子上没有拉力时小车就有加速度，该同学实验操作中平衡摩擦力过大，即倾角过大，根据F=ma得a-F图象的斜率k=$\frac{1}{m}$．

解答 解：（1）A、平衡摩擦力就是让小车在无拉力的作用下做匀速直线运动，让重力沿斜面的分力等于小车受到的摩擦力．所以平衡时应为：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，故A错误；
B、为了使绳子拉力代替小车受到的合力，需要调节滑轮的高度，使细线与木板平行，故B正确；
C、使用打点计时器时，先接通电源后释放小车，故C正确；
D、试验中小车的加速度不是越大越好，加速度太大，纸带打的点太少，不利于测量，故D错误．
故选：BC
（2）由匀变速运动的规律得：
s₄-s₁=3aT²
s₅-s₂=3aT²
s₆-s₃=3aT²
联立得：（s₄+s₅+s₆）-（s₁+s₂+s₃）=9aT²
解得：a=$\frac{{s}_{6}+{s}_{5}+{s}_{4}-{s}_{3}-{s}_{2}-{s}_{1}}{9{T}^{2}}$=$\frac{4.77+4.44+4.10-3.77-3.43-3.09}{9×0．{1}^{2}}×1{0}^{-2}$=0.33m/s²，
（3）由图象可知，当F=0时，a≠0．也就是说当绳子上没有拉力时小车就有加速度，该同学实验操作中平衡摩擦力过大，即倾角过大，平衡摩擦力时木板的右端垫得过高．所以图线①是在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的．
根据F=ma得a-F图象的斜率k=$\frac{1}{m}$，由a-F图象得图象斜率k=2，所以m=0.5kg．
故答案为：（1）BC； （2）0.33～0.34；（3）①；  0.5．

点评 对于实验我们要明确实验原理、具体实验操作以及数据处理等，同时要清楚每一项操作存在的理由，只有掌握好了基本知识和基本方法才能顺利解决实验题目，所以要重视基本知识和基本方法的学习和训练．