Question

【題目】在探究物體的加速度與物體所受外力、物體質量間的關系時，采用如圖所示的實驗裝置，小車以及車中的砝碼 質量用 M 表示，盤以及盤中的砝碼質量用 m 表示。

（1）實驗過程中，電火花計時器接在頻率為 的交流電源上，調整定滑輪高度，使細線與長木板平行。

（2）若已平衡好摩擦，在小車做勻加速直線運動過程中，當 M 與 m 的大小關系滿足_____ 時，才可以認為繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力。

（3）某小組同學先保持盤及盤中的砝碼質量 m 一定來做實驗，其具體操 作步驟如下，以下做法正確的是 ____。

A．平衡摩擦力時，應將盤及盤中的砝碼用細繩通過定滑輪系在小車上

B．每次改變小車的質量時，不需要重新平衡摩擦力

C．實驗時，先接通打點計時器的電源，再放開小車

D．用天平測出 m 以及 M，小車運動的加速度可直接用公式求出

（4）某小組同學保持小車以及車中的砝碼質量 M 一定，探究加速度 a 與所受外力 F 的關系時， 由于他們操作不當，這組同學 得到的 a-F 關系圖像如上圖所示，①圖線不過原點的原因是_________；②圖線上端彎曲的原因是_______________。

（5）某小組在操作完全正確且滿足（2）中質量關系的 情況下，如圖為實驗時小車在長木板上帶動紙帶運動打 出的一條紙帶的一部分，根據紙帶可求出小車的加速度 大小 a = ____________。（結果保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

【答案】 BC 沒有平衡摩擦（或平衡摩擦不夠） 隨所掛鉤碼質量 m 的增大，不能滿足. 3.19

【解析】

當盤及盤中砝碼的總質量遠小于小車及砝碼總質量時，可以認為小車受到的拉力等于盤及砝碼的重力；平衡摩擦力時，不能掛盤；實驗過程中，應保證繩和紙帶與木板平行；小車的加速度應由紙帶求出；圖線不通過坐標原點，當拉力為某一值時，a為零，知沒有平衡摩擦力或傾角過小；用逐差法求出加速度。

（1）設繩子上拉力為F，對小車根據牛頓第二定律有：F=Ma ，對盤和砝碼有：mg-F=ma ，聯(lián)立解得：，由此可知當M＞＞m時，繩對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力。

（2）平衡摩擦力時，應將繩從小車上拿去，輕輕推動小車，使小車沿木板運動，通過打點計時器打出來的紙帶判斷小車是否勻速運動，故A錯誤；每次改變小車的質量時，小車的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力，故B正確；實驗時，若先放開小車，再接通打點計時器電源，由于小車運動較快，可能會使打出來的點很少，不利于數(shù)據的采集和處理，所以實驗時，先接通打點計時器的電源，再放開小車，故C正確；小車運動的加速度是利用打點計時器測量，如果用天平測出m以及小車質量M，直接用公式求出，這是在直接運用牛頓第二定律計算的，而我們實驗是在探究加速度與物體所受合外力和質量間的關系，應通過圖象來解答，故D錯誤。所以BC正確，AD錯誤。

（3）當F≠0時，a=0．也就是說當繩子上有拉力時小車的加速度還為0，說明實驗操作中遺漏了平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，隨著F的增大，即盤及盤中砝碼質量的增大，不在滿足盤及盤中的砝碼質量遠小于小車的質量，因此曲線上部出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象。

（4）交流電源的頻率為f=50Hz，相鄰兩個點的時間間隔為T=0.04s，根據逐差法△x=aT2得加速度為：．