Question

5．用图（a）的装置“验证牛顿第二定律”时有两个“巧妙”的设计，一是要求小车的质量远大于砂和砂桶的质量之和；二是对小车要进行“平衡摩擦力”操作．回答下列问题：

（1）实验要求“小车质量远大于砂和砂桶质量之和”的目的是绳中的拉力（近似）等于砂和砂桶重力之和．
（2）对小车进行“平衡摩擦力”操作时，下列必须进行的是AD（填字母序号）．
A．取下砂和砂桶     
B．在空砂桶的牵引下，轻推一下小车，小车能做匀速直线运动
C．小车拖着穿过打点计时器的纸带做匀速运动时，打点计时器的电源应断开
D．把长木板没有定滑轮的一端垫起适当高度
（3）在满足实验条件下，某同学得到了如图（b）的图线（M为小车和砝码的总质量），图线在纵轴上截距不为零的原因是平衡摩擦力过度．

Answer 1

分析 该实验采用控制变量法，先控制小车的质量不变，研究加速度与力的关系，再控制砂和砂桶的总重力不变，研究加速度与质量的关系．当小车的质量远大于砂桶和砂的总质量时，细线的拉力等于砂桶和砂的总重力大小．
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．

解答 解：（1）实验中要求“小车质量远大于砂和砂桶质量之和的目的”是：绳中的拉力（近似）等于砂和砂桶重力之和．
（2）在该实验中，我们认为绳子的拉力就等于小车所受的合外力，应该平衡摩擦力，正确的操作应该是在没有定滑轮的一端把长木板垫起适当角度，细绳的另一端不能悬挂砂和砂桶，轻推一下小车，小车能做匀速直线运动．故AD正确，BC错误；
故选：AD．
（3）由图象可知，对应的表达式为：a=$\frac{F}{M}$+a₀；则说明图线在纵轴上截距不为零说明在没有施加拉力的情况下，物体已经具有加速度，即物体的斜面倾角过大；即平衡摩擦力过度；
故答案为：（1）绳中的拉力（近似）等于砂和砂桶重力之和
（2）AD
（3）平衡摩擦力过度．

点评 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，然后熟练应用物理规律来解决实验问题．要学会应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用