Question

(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

Answer 1

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。