题目内容

8．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图1所示的装置

（1）以下实验操作，正确的是BC
A．平衡摩擦力时，应将砝码盘用细线跨过定滑轮系在小车上，让细线与长木板平行
B．平衡摩擦力时，应将纸带连接在小车上并穿过打点计时器
C．每次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力
D．实验时，应先释放小车，再接通电源
（2）某同学测得小车的加速度a和拉力F的数据如表格所示．（小车质量保持不变）
F/N0.200.300.400.500.60
a/m．s-20.100.200.280.400.52
①根据表中数据在如图2的坐标图上作出a-F图象
②图象不过原点的主要原因可能是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够
（3）如图3是实验中得到的一条已打点的纸带，纸带上的A、B、C、D、E、F、G均为相邻计数点，已知打点计时器的打点周期为0.02s，相邻两个计数点之间还有4个计时点未画出，相邻计数点之间的距离已标注在图上，则小车运动的加速度大小a=0.91m/s2，打C点时的速度大小vc=0.40m/s（以上结果都保留2位有效数字）

分析 （1）探究加速度与拉力的关系实验时，要平衡摩擦力，平衡摩擦力时，要求小车在无动力的情况下平衡摩擦力，不需要挂任何东西．本实验的变量比较多，有加速度、力、质量等，因此为了探究它们之间关系，采用了控制变量法；操作过程是先接通打点计时器的电源，再放开小车；
（2）依据给定的数据可以做出图象；由图结合实验原理可分析误差原因．
（3）根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上C点时小车的瞬时速度大小

解答 解：（1）A、平衡摩擦力时，应将绳从小车上拿去，轻轻推动小车，小车沿木板运动，通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动．故A错误．
B、平衡摩擦力时，应将纸带连接在小车上并穿过打点计时器．故B正确．
C、每次改变小车的质量时，小车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C正确
D、实验时，如果先放开小车，再接通打点计时器电源，由于小车运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理，所以应该先接通电源，再放开小车．故D错误．
故选：BC．
（2）①如图：
．
②当拉力F等于0.1时，小车还没有产生力加速度，故原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够（即木板倾角偏小）．
（3）由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s，
设A到B之间的距离为x1，以后各段分别为x2、x3、x4、x5、x6，
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小，
得：x4-x1=3a1T2 
x5-x2=3a2T2 
 x6-x3=3a3T2 
为了更加准确的求解加速度，我们对三个加速度取平均值
得：a=$\frac{1}{3}$（a1+a2+a3），
即小车运动的加速度计算表达式为：
a=$\frac{（{x}_{4}+{x}_{5}+{x}_{6}）-（{x}_{1}+{x}_{2}+{x}_{3}）}{9{T}^{2}}$=$\frac{（0.0537+0.0628+0.0720）-（0.0267+0.0357+0.0446）}{9×（0.1）^{2}}$m/s2=0.91m/s2
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上C点时小车的瞬时速度大小．
vC=$\frac{{X}_{BD}}{{t}_{BD}}=\frac{0.0357+0.0446}{0.2}$=0.40m/s

故答案为：（1）BC；
（2）①如图：
②未平衡摩擦力．（平衡摩擦力不够；木板倾角偏小．）．
（3）0.91（0.88-0.94都正确）；0.40．

点评 探究加速与力的关系实验时，要平衡摩擦力、应根据纸带求出小车的加速度，掌握实验的实验注意事项是正确解题的关键．对于力学中的基础实验一定要到实验室内亲自做一些，才能体会实验步骤、实验器材等基础知识，若不做实验而是通过背实验的方式学习实验往往效果不好．

练习册系列答案
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