Question

【题目】用如图所示的实验装置做“探究加速度与力、质量关系”的实验：

(1)下面列出了一些实验器材：电磁打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫块、小车和砝码、砂和砂桶。除以上器材外，还需要的实验器材有：__________。

A、天平（附砝码） B、秒表 C、刻度尺（最小刻度为mm） D、低压交流电源

(2)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。

(3)实验中，为了保证砂和砂桶所受的重力近似等于使小车做匀加速运动的拉力，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___________。这样，在改变小车上砝码的质量时，只要砂和砂桶质量不变，就可以认为小车所受拉力几乎不变。

(4)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：S1＝0.55 cm，S2＝0.94 cm，S3＝1.35 cm，S4＝1.76 cm，S5＝2.15 cm，S6＝2.54 cm。

①相邻两计数点间的时间间隔为____________ s；

②计数点“6”和“7”的位移S7比较接近于____________（填“A、B、C、D”序号）

A、2.76 cm B、2.85 cm C、2.96 cm D、3.03 cm

③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)

(5)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（甲），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1/M是否成正比，并作出小车加速度a与其质量倒数1/M的图像，如图（乙）所示。你认为_______同学（选填“甲”或“乙”）的方案更合理。

Answer 1

【答案】（1）ACD　　　　　　 （2）C　 （3）m＜＜M （4）①0.1 ②C ③0.16 0.40 （5）乙

【解析】

（1）根据实验原理与实验器材分析答题；
（2）实验前要把木板的一端垫高以平衡摩擦力，使小车受到的合力等于绳子的拉力；
（3）当小车质量远大于砂与砂桶质量时可以近似认为小车受到的拉力等于砂与砂桶的重力；
（4）应用匀变速直线运动的推论：△x=at2可以求出加速度；
（5）为方便实验数据处理，作出的图象应为直线，根据题意应用牛顿第二定律分析答题；

（1）实验过程需要测出小车质量、砂与砂桶质量，因此实验需要天平，处理实验数据时需要测出计数点间的距离，实验需要毫米刻度尺，电磁打点计时器需要使用低压交流电源，故选ACD；
（2）实验前要平衡摩擦力，平衡摩擦力时要把小车放在木板上，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，故选C；
（3）当小车质量远大于砂与砂桶质量时可以近似认为小车受到的拉力等于砂和砂桶所受的重力，因此实验需要满足的条件是：m＜＜M。
（4）①由于在相邻两计数点间都有四个计时点未画出，所以两个计时点的时间间隔为t=5×0.02s=0.1s。
②根据前面的数据可得△x=x2-x1=x3-x2=x4-x3=…=0.40cm，所以x7=x6+△x=2.94cm，与C选项最接近。
③打下3点的速度，
加速度

（5）由牛顿第二定律得：，由此可知：a与成正比，为方便实验数据处理，应作出a-图象，因此同学乙的方案更合理；