题目内容
(12分)某同学设计了如题图10所示的装置来“探究加速度与力的关系”,弹簧秤固定在一合适的木板上,桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮,细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接,在桌面上画出两条平行线MN、PQ,并测出间距d,开始时先将木板置于MN处,然后缓慢地向瓶中加水,直到木板刚刚开始运动为止,记下弹簧秤的示数F0,以此表示滑动摩擦力的大小,再将木板放回原处并按住,继续向瓶中加少量水,记下弹簧秤的示数F1,然后释放木板,并用秒表记下木板运动到PQ处的时间t。
⑴木板的加速度可以用d、t表示为a= ;
⑵改变瓶中水的质量重复实验,确定加速度a与弹簧秤示数F1的关系,下列图象能表示该同学实验结果的是 ;
⑶用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比,它的优点是 。
A.可以改变滑动摩擦力的大小
B.可以更方便地获取多组实验数据
C.可以比较精确地测出摩擦力的大小
D.可以获得更大的加速度以提高实验精度
⑴a=;⑵C;⑶BC
【解析】
试题分析:⑴根据题意可知,当弹簧秤的示数为F1时,释放木板,木板做匀加速直线运动,根据匀变速直线运动位移公式有:d=,解得:a=;
⑵对木板、弹簧秤、细绳、矿泉水瓶及瓶中水整体,具有了相同大小的加速度,设木板和弹簧秤的质量为M,矿泉水瓶及瓶中水的质量为m,实验过程中是按住木板,读取弹簧秤的读数为F1,根据共点力平衡条件可知F1=mg,对系统整体,根据牛顿第二定律有:a==-,所以在mM时,a=-=-,图线的纵截距为负值(或横截距为正值),故选项A、B错误;当不满足mM,即F1较大时时,图线不再为直线,且加速度将变化得较慢,即向下弯曲,故选项C正确;选项D错误。
⑶由于水的质量几乎可以连续变化,因此实验时,可以更方便地获取多组实验数据,故选项B正确;且在水平方向上,木板和弹簧秤整体只受细绳的拉力和桌面的滑动摩擦力f作用,当木板刚刚开始运动时,系统整体处于平衡状态,且木板所受的摩擦力为滑动摩擦力f,因此有:f=F0,因此可以比较精确地测出摩擦力的大小,故选项C正确;滑动摩擦力大小的影响因素为滑动摩擦因数(取决于接触面的材料和粗糙程度)、正压力大小,显然本实验中这些决定因素未发生变化,所以不能改变滑动摩擦力的大小,故选项A错误;当加速度很大时,对时间的测量精度会有所下降,且用挂钩码的方法也能达到这一效果,故选项D错误。
考点:本题主要考查了“探究加速度与力的关系”的实验问题,属于中档题。