Question

【題目】用如圖1所示的裝置探究加速度與力和質量的關系，帶滑輪的長木板水平固定，左側固定的力傳感器可以測得繩子中張力大小。

實驗時，一定要進行的操作是______；

A.小車靠近打點計時器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時記錄力傳感器的示數

B.改變砂和砂桶質量，打出幾條紙帶

C.用天平測出砂和砂桶的質量

D.為減小誤差，實驗中一定要保證砂和砂桶的質量遠小于小車的質量

實驗中打出的其中一條紙帶如圖2所示，交流電頻率為5Hz，則由該紙帶可求得小車的加速度______m/s2。

以力傳感器的示數F為橫坐標，以加速度a為縱坐標，畫出的a—F圖象3可能正確的是______。

若測出的a—F圖象的斜率為k后，則小車的質量為______。

寫出對本實驗的一條改進建議：______。

Answer 1

【答案】AB； ； A； ； 需要平衡摩擦力

【解析】

(1)解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數據處理以及注意事項，小車質量不變時，加速度與拉力成正比，對a—F圖來說，圖象的斜率表示小車質量的倒數；(2)根據連續相等時間內的位移之差是一恒量求出小車的加速度；(3)根據牛頓第二定律分析可能的a—F圖象即可；(4)根據牛頓第二定律推導出圖象的斜率的表達式進行分析；(5)從減小誤差的角度分析即可。

（1）A、打點計時器運用時，都是先接通電源，然后再釋放紙帶，該實驗探究加速度與力和質量的關系，要記錄彈簧測力計的示數，故A正確。

B、改變砂和砂桶質量，即改變拉力的大小，打出幾條紙帶，研究加速度隨F變化關系，故B正確。

CD、本實驗拉力可以由彈簧測力計測出，不需要用天平測出砂和砂桶的質量，也就不需要使小桶包括砂的質量遠小于車的總質量，故C、D錯誤。

故選：A、B

(2)根據x=aT2有：（x3+x4）-(x1+x2)=a(2T)2

解得小車的加速度：a===0.88m/s2

(3)小車質量不變時，加速度與拉力成正比，所以a—F圖象是一條傾斜的直線，由實驗裝置可知，實驗前沒有平衡摩擦力，則畫出的a—F圖象在F軸上有截距，故A正確，B、C、D錯誤；

故選：A

(4)對小車，根據牛頓第二定律，有：F-f=ma

解得：a=-，故斜率k=，解得小車的質量:m=

(5)為減小實驗誤差，實驗前要首先平衡摩擦力。

故答案為：（1）A、B；（2）0.88；（3）A；（4）；（5）需要平衡摩擦力。