Question

【題目】為了探究加速度與力、質量的關系：

（1）小亮利用如圖甲所示的實驗方案，探究小車質量一定時加速度與合外力之間的關系，圖中上下兩層水平軌道，細線跨過滑輪并掛上砝碼盤，將砝碼和砝碼盤的總重作為小車所受合外力，兩小車尾部細線連到控制裝置上，實驗時通過控制裝置使兩小車同時開始運動，并同時停止。

①實驗前，下列操作必要的是

A．選用質量不同的兩輛小車

B．調節定滑輪的高度，使細線與軌道平行

C．使砝碼和砝碼盤的總質量遠小于小車的質量

D．將軌道右端適當墊高，使小車在沒有細線牽引時能在軌道上勻速運動，以平衡摩擦力

②他測量了兩小車的位移為x1，x2，則= 。

（2）小明用如圖乙所示的裝置進行實驗

①打出的一條紙帶如圖丙所示，計時器打點的時間間隔為0.02 s。他從比較清晰的A點起，每五個點取一個計數點，測量出各點到A點的距離標在紙帶上各點的下方，則小車運動的加速度為__________m/s2。（計算結果保留兩位有效數字）

②實驗前由于疏忽，小明遺漏了平衡摩擦力這一步驟，他測量得到的a–F圖象，可能是丁圖中的圖線 （選填“1”、“2”、“3”）。

③調整正確后，他作出的a–F圖象末端明顯偏離直線，如果已知小車質量為M，某次所掛鉤碼質量為m，則戊圖中坐標a1應為 ，a2應為 。

Answer 1

【答案】（1）①BCD ② （2）①0.40 ②3 ③

【解析】（1）本實驗需要用砝碼盤和砝碼的重力代替小車所受的合外力，當小車在軌道上滑動時將會與墊高，使小車在沒有細線牽引時能在軌道上勻速運動，且應該滿足砝碼盤和砝碼的總質量遠小于小車的質量，細線的拉力為小車的合力，要求細線與木板平行，所以應調節定滑輪的高度使細線與木板平行，對小車質量是否相同沒有要求，故A錯誤，BCD正確。小車做初速度為零的勻加速直線運動：由位移與時間關系：x=at2，因運動時間相等，則位移與加速度成正比。小車1、2的加速度之比為：。

（2）①每五個點取一個計數點，所以相鄰的計數點間的時間間隔T=0.1 s，根據勻變速直線運動的推論公式Δx=aT2得。

②遺漏了平衡摩擦力這一步驟，就會出現當有拉力時，物體不動的情況，由牛頓第二定律可知，即F≠0時，a=0。故圖線為：3。

③沒有偏離直線時，可以用砝碼盤和砝碼的總重力代替小車受到的合力，根據牛頓第二定律得：mg=Ma1， 解得。偏離直線后說明砝碼的總質量不是遠遠小于車的質量了，把砝碼以及小車看成一個整體，根據牛頓第二定律:mg=（m+M）a2，解得。