Question

【题目】某研究性学习小组分别用如图所示的装置进行以下实验：“探究加速度与合外力的关系”。装置中，小车质量为M，砂桶和砂的总质量为m，通过改变m来改变小车所受的合外力大小，小车的加速度a可由打点计时器和纸带测出。现保持小车质量M不变，逐渐增大砂桶和砂的总质量m进行多次实验，得到多组a、F值（F为弹簧测力计的示数）。

（1）为了减小实验误差，下列做法正确的是______________。

A．需平衡小车的摩擦力

B．砂桶和砂的总质量要远小于小车的质量

C．滑轮摩擦足够小，绳的质量要足够轻

D．先释放小车，后接通打点计时器的电源

（2）某同学根据实验数据画出了如图所示的一条过坐标原点的倾斜直线，其中纵轴为小车的加速度大小，横轴应为______________。

A．

B．

C．

D．

（3）当砂桶和砂的总质量较大导致a较大时，图线______________。

A．逐渐偏向纵轴

B．逐渐偏向横轴

C．仍保持原方向不变

（4）图为上述实验中打下的一条纸带，A点为小车刚释放时打下的起始点，每两点间还有四个计时点未画出，测得AB=2.0 cm、AC=8.0 cm、AE=32.0 cm，打点计时器的频率为50 Hz，小车的加速度为________m/s2。

Answer 1

【答案】AC D C 4

【解析】

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．其中平衡摩擦力的原因以及做法在实验中应当清楚．对小车列出牛顿第二定律方程和平衡方程，解出加速度a的函数表达式，然后即可得出横轴坐标与斜率与什么物理量有关，从而得出结论；

根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小。

(1) 本实验中弹簧秤的示数即为绳子的拉力，不需要用砂和砂桶的总重力代替绳子拉力，所以不需要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量，但滑轮摩擦和绳子的重力会影响示数，所以滑轮摩擦足够小，绳的质量要足够轻，实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作，以保证小车所受合外力恰好是绳子的拉力，实验时，若先放开小车，再接通打点计时器电源，由于小车运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理，

故应选AC；

(2) 对小车分析，应有F=Ma，解得：，由于图线经过坐标原点，所以横轴应为F，故D正确；

(3) 由于图象的斜率为，所以增大沙和沙桶质量，k不变，仍保持原方向不变，所以C正确；

(4) 纸带上面每打一点的时间间隔是0.02s，且每两个记数点间还有四个计时点未画出，T=0.1s，

连续相等时间内的位移差为△x=4cm=0.04m，根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可得：

。