Question

在“探究加速度與力、質量的關系”實驗中，

（1）某同學用如圖所1示裝置，采用控制變量的方法，來研究小車質量不變的情況下，小車的加速度與小車受到力的關系．下列措施中正確的是

 

A．實驗時首先要平衡摩擦力，使小車受到的合力等于細繩對小車的拉力
B．平衡摩擦力的方法就是，在塑料小桶中添細沙，使小車能勻速滑動
C．每次改變小車受到的拉力后都需要重新平衡摩擦力
D．實驗中通過塑料桶中增加細沙來改變小車受到的拉力
E．實驗中應先放小車，然后再開打點計時器的電源
（2）若認為細繩對小車的拉力F等于砂和桶的總重力mg，其前提條件是

 

（3）若選取紙帶如圖2所示（打點周期為0.02s）．則小車的加速度是

 

m/s²（保留二位有效數字）

Answer 1

分析：（1）探究加速度與力的關系實驗時，需要平衡摩擦力，平衡摩擦力時，要求小車在無動力的情況下平衡摩擦力，不需要掛任何東西．平衡摩擦力時，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：mgsinθ=μmgcosθ，可以約掉m，只需要平衡一次摩擦力．操作過程是先接通打點計時器的電源，再放開小車．小車的加速度應根據打出的紙帶求出．
（2）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．
（3）根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小．

解答：解：（1）A、實驗時首先要平衡摩擦力，使小車受到的合力就是細繩對小車的拉力，故A正確；
B、平衡摩擦力的方法就是，小車與紙帶相連，小車前面不掛小桶，把小車放在斜面上給小車一個初速度，看小車能否做勻速直線運動，故B錯誤；
C、平衡摩擦力時，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：mgsinθ=μmgcosθ，可以約掉m，只需要平衡一次摩擦力，每次改變拉小車的拉力后都不需要重新平衡摩擦力，故C錯誤；    
D、實驗中通過在塑料桶中增加細沙來改變小車受到的拉力，故D正確；
E、為了提高紙帶的利用率，在紙帶上盡量多的打點，因此實驗中應先接通電源，后放開小車，故E錯誤．
故選：AD．
（2）驗證牛頓第二定律的實驗中，要保證m＜＜M，才能保證繩子的拉力約等于m的重力，即砂與桶的總質量遠小于小車的質量．
（3）根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，
得：a=

x24-x02

(2T)2

=

(0.02912-0.0094)-(0.0094)

(2×0.02×4)2

m/s2=0.40m/s²．
故答案為：（1）AD；（2）砂與桶的總質量遠小于小車的質量；（3）0.40．

點評：本題考查了實驗注意事項、實驗數據處理分析，知道實驗原理及注意事項即可正確解題；探究加速度與力、質量的關系實驗時，要平衡小車受到的摩擦力，不平衡摩擦力、或平衡摩擦力不夠、或過平衡摩擦力，小車受到的合力不等于鉤碼的重力，且小車的質量遠大于砂與桶的質量．
利用勻變速直線的規律以及推論解答實驗問題的能力，在平時練習中要加強基礎知識的理解與應用，提高解決問題能力，注意周期為0.02×4，同時注意單位換算．