Question

17．如图甲所示为“探究加速度与物体受力的关系”的实验装置图．图中A为小车，质量为m₁，连接在小车后面的纸带穿过电火花计时器B，它们均置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上，p的质量为m₂，C为固定的可读数的拉力传感器，实验时改变p的质量，读出拉力传感器不同读数F，不计绳与定滑轮、动滑轮之间的摩擦．

（1）下列说法正确的是ABD
A．A与定滑轮之间的细绳和长木板必须保持平行   B．实验时应先接通电源后释放小车
C．实验中m₂应远小于m₁                      D．拉力传感器读数小于$\frac{1}{2}$m₂g
（2）如图乙为某次实验得到的纸带，每隔4个点取一个计数点，图上注明了各计数点间距离的测量结果，由此可求得小车的加速度的大小是1.58m/s²交流电的频率为50Hz，结果保留三位有效数字）
（3）实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的a-F图象，可能是如图丙中的图线C．

Answer 1

分析 （1）该实验必须要平衡摩擦；由于该实验的连接方式，小车是在绳的拉力下加速运动，故不要求重物质量远小于小车质量；由牛顿第二定律可求解测力计的读数．
（2）根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT²求解加速度．
（3）如果没有平衡摩擦力的话，就会出现当有拉力时，物体不动的情况．

解答 解：（1）A、A与定滑轮间的细绳和长木板保持平行，否则拉力不会等于合力，故A正确；
B、为提高打点的个数，打点计时器的使用都要求先接通电源后释放小车，故B正确；
C、由于该实验的连接方式，重物和小车不具有共同的加速度，小车是在绳的拉力下加速运动，此拉力可由测力计示数获得，不需要用重物的重力来代替，故不要求重物质量远小于小车质量，故C错误；
D、由于重物向下加速度运动，由牛顿第二定律：m₂g-2F=m₂a，解得：F=$\frac{{m}_{2}g-{m}_{2}a}{2}$＜$\frac{1}{2}$m₂g，故D正确；
故选：ABD．
（2）每隔4个点取一个计数点，则T=0.1s，
根据作差法得：a=$\frac{{x}_{CF}-{x}_{OC}}{9{T}^{2}}=\frac{0.1071+0.091+0.0757-0.0595-0.044-0.028}{0.09}$=1.58m/s²
（3）若没有平衡摩擦力，则当F≠0时，a=0．也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0，所以可能是图中的图线C．
故答案为：（1）ABD；（2）1.58；（3）C

点评 本题第1问选项C为易错选项，这个是课本参考实验的改进版，用这种方法可以准确得到小车受到的合外力，而不需要用重物的重力来近似代替，是一个比课本参考方案更好的办法，题目价值很高．