题目内容
【题目】在验证牛顿第二定律实验中，小车及车中砝码的质量用M表示，桶及桶中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带通过打点计时器打出的点计算出。
(1)某组同学用如图甲所示装置，采用控制变量的方法，来研究M不变的情况下，小车的加速度a与小车受到的力的关系。下列操作不正确的是______。
首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力
平衡摩擦力的方法就是，在塑料小桶中添加砝码，使小车能匀速滑动
每次改变拉小车的拉力后都需要重新平衡摩擦力
实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力
实验中将小车靠近打点计时器，然后先放小车，再开打点计时器的开关
(2)该同学得到如图乙所示的纸带，A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点。相邻两点间的时间
由此可算出小车的加速度
______。
(3)该同学测得小车质量M一定时，a与F的数据资料如下表所示。根据表中数据，在右图坐标系中描点画出图丙
图象________：根据图象可以得出结论：______。
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(4)某组同学实验得出数据，画出
图象如图丁所示，那么该组同学实验中出现的问题可能是______。
A.实验中摩擦力没有平衡或平衡不足
B.实验中摩擦力平衡过度
C.实验中小车及其上砝码质量太大
D.实验中小车质量发生变化
(5)在验证加速度与质量的实验中，保持桶及桶中砝码的质量m一定，改变小车及车中砝码的总质量M测出相应的加速度，采用图象法处理数据。为了比较容易地确定出加速度a与质量M的关系，应该作a与______的图象。
(6)若实验过程中不满足
的条件，结果得到的图象可能是下图中______。
A. 
B. 
C. 
D. 
【答案】
5m/s2
a与F成正比A
D
【解析】
（1）探究加速度与力的关系实验时，需要平衡摩擦力，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。平衡摩擦力时，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即
，可以约掉m，只需要平衡一次摩擦力。操作过程是先接通打点计时器的电源，再放开小车。小车的加速度应根据打出的纸带求出；（2）应用匀变速直线运动的特点：
求出加速度；（3）选择合适的标度，描点作图，根据图线确定a与F的关系。当M一定时，a与F的图线是过原点的直线，则a与F成正比；（4）当M一定时，a与F的图线是过原点的直线，则a与F成正比，根据图象的特点结合实验原理解答；反比例函数图象是曲线，而根据曲线很难判定出自变量和因变量之间的关系；正比例函数图象是过坐标原点的一条直线，就比较容易判定自变量和因变量之间的关系；当小车的质量远大于砝码盘和砝码的总质量时，才能近似认为细线对小车的拉力大小等于砝码盘和砝码的总重力大小，否则图象将会发生弯曲。
（1）实验首先要平衡摩擦力，使小车受到合力就是细绳对小车的拉力，故①正确；平衡摩擦力的方法就是，小车与纸带相连，小车前面不挂小桶，把小车放在斜面上给小车一个初速度，看小车能否做匀速直线运动，②错误；由于平衡摩擦力之后有
，故
．所以无论小车的质量是否改变，小车所受的滑动摩擦力都等于小车的重力沿斜面的分力，改变小车质量即改变拉小车拉力，不需要重新平衡摩擦力，③错误；实验中，要保证塑料桶和所添加砝码的总质量远小于小车的质量，这样才能使得塑料桶和所添加砝码的总重力近似等于细绳对小车的拉力，所以实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力，④正确；实验中应先接通电源，后放开小车，故⑤错误；
本题选不需要和不正确的，故选：②③⑤。
（2）由图乙所示纸带数据；再由，可知加速度为：
；
（3）描点作图，让尽量多的点落在直线上或分居直线两侧，如图所示：
根据图象可以判定：因为a与F的图线为过原点的倾斜直线，知当M一定时，a与F的关系是a与F成正比；
（4）图丁说明在拉力大于0时，物体的加速度才为0，说明合外力为0，即绳子的拉力被摩擦力平衡了，即没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，也就是没有将长木板的末端抬高或抬高不够；
（5）根据牛顿第二定律F=Ma，a与M成反比，而反比例函数图象是曲线，而根据曲线很难判定出自变量和因变量之间的关系，故不能作a-M图象；
但
，故a与成正比，而正比例函数图象是过坐标原点的一条直线，就比较容易判定自变量和因变量之间的关系，故应作
图象。
（6）故答该实验中当小车的质量远大于钩码质量时，才能近似认为细线对小车的拉力大小等于砝码盘和砝码的总重力大小，随着F的增大，即随着钩码质量增大，逐渐的钩码质量不再比小车质量小的多，因此会出现较大误差，图象会产生向下偏折现象，故ABC错误，D正确．
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