Question

20．某同学设计了如图1所示的装置来验证“加速度与力的关系”．把打点计时器固定在长木板上，把纸带穿过打点计时器连在小车的左端．将数字测力计固定在小车上，小车放在长木板上．在数字测力计的右侧拴有一细线，细线跨过固定在木板边缘的定滑轮与一重物相连，在重物的牵引下，小车在木板上加速运动，数字测力计可以直接显示细线拉力的大小．

①采用数显测力计测量细线拉力与用重物重力代替拉力的方法相比BC（填选项前的字母）
A．可以不用平衡摩擦力
B．直接测量小车（包括测力计）所受的拉力，可以减少误差
C．利用此实验装置不用测量重物的质量
D．重物的质量要远远小于小车和数显测力计的总质量
②图2是某同学在此实验中获得的一条纸带，其中两相邻计数点间有四个点未画出．已知打点计时器使用的交流电源的频率为50H_Z，则小车运动的加速度a=0.39m/s²．
③该同学在保持长木板水平前提下，保持小车和数字测力计的总质量一定，改变重物的质量，测出相应的加速度．采用图象法处理数据．请同学们根据测量数据作出a-F图象（如图3）．
④根据你作的图象可得，小车所受到的摩擦力为0.10N（结果保留小数点后2位）

Answer 1

分析 ①实验中通过数字测力计直接测量拉力的大小，不需要测量重物的质量，也不需要满足重物的质量要远远小于小车和数显测力计的总质量．
②根据连续相等时间内的位移之差是一恒量求出加速度．
③根据所描的点作出a-F图线；
④由图象中与F的交点，即可求解摩擦力．

解答 解：①A、在实验中认为拉力为小车的合力，仍然需要平衡摩擦力．故A错误．
B、用数显测力计测量拉力，直接测量小车（包括测力计）所受的拉力，可以减少误差，故B正确．
C、因为拉力的大小通过数字测力计测量出来，不需要测量重物的质量，也不需要满足重物的质量要远远小于小车和数显测力计的总质量．故C正确，D错误．
故选：BC．
②由纸带可知，在连续相等时间内的位移之差△x=0.39cm，根据△x=aT²得，加速度a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$=$\frac{0.0039}{0．{1}^{2}}$=0.39m/s²．
③根据坐标系内描出的点作出a-F图象如图所示：

④由上图可知，当加速度为零时，拉力大小等于摩擦力大小，即为；
故答案为：①BC；②0.39；③图象如上图所示； ④0.10N（0.09至0.12）．

点评 解决本题的关键知道直接测量出拉力的优越性，不需要再满足重物的质量远小于小车的质量，不需要测量重物的重力；掌握纸带处理的方法，会通过纸带求解瞬时速度和加速度．