Question

某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验，图（a）为实验装置简图．（交流电的频率为50Hz）

①若取小车质量M=0.4kg，改变砂桶和砂的质量m的值，进行多次实验，以下m的值不合适的是

BD

．
A．m₁=5g　　　B．m₂=1kg      C．m₃=10g         D．m₄=400g
②图（b）为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为

3.2

m/s²．（保留二位有效数字）
③为了用细线的拉力表示小车受到的合外力，实验操作时必须首先

平衡小车的摩擦力

．该操作是否成功判断的依据是

不挂沙桶时小车拉纸带打的点是均匀的

．

Answer 1

分析：（1）根据实验原理可知当砂和桶的总质量m要远小于小车的总质量M时，可将砂和桶的总重力看作小车的拉力
（2）根据力的合成，要想小车受到的合外力等于细线的拉力，则其他力的合力为零，所以要平衡摩擦力；平衡摩擦力后不挂物体时小车做匀速直线运动，故打出的纸带是均匀的．

解答：解：（1）根据实验原理可知当砂和桶的总质量m要远小于小车的总质量M时，可将砂和桶的总重力看作小车的拉力，一般认为大于10倍为远远大于，所以AC合适，BD不合适，故选：BD；
  （2）纸带的运动方向向左，依次取四组数据为：x₁，x₂，x₃，x₄，则加速度：a=

x4+x3-x2-x1

4T2

=

0.0772+0.0721-0.0670-0.0619

4×(2×0.02)2

=3.2m/s²．
  （3）根据力的合成，要想小车受到的合外力等于细线的拉力，则其他力的合力为零，所以要平衡摩擦力，即实验操作时必须首先 平衡摩擦力；
平衡摩擦力后不挂物体时小车应做匀速直线运动，故打出的纸带是点击均匀的，即平衡摩擦力是否成功的依据为 不挂沙桶时小车拉着纸带打的点迹是均匀的；
故答案为：（1）BD；（2）3.2；（3）平衡小车的摩擦力，不挂沙桶时小车拉着纸带打的点迹是均匀的．

点评：实验问题需要结合物理规律去解决．对于实验我们要清楚每一项操作存在的理由．比如为什么要平衡摩擦力等．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．