Question

15．某同学设计了如图1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块上，桌面的右边缘固定一个光滑的定滑轮，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P、Q，并测出间距d．开始时将木块置于P处，现缓慢向瓶中加水，直到木块刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数F₀，以此表示滑动摩擦力的大小．再将木块放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数F，然后释放木块，并用秒表记下木块从P运动到Q处的时间t．

（1）木块的加速度可以用d、t表示为a=$\frac{2d}{{t}^{2}}$．
（2）改变瓶中水的质量，重复实验，确定加速度a与弹簧秤示数F的关系．下列图2图象能表示该同学实验结果的是C．
（3）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B．
A．可以改变滑动摩擦力的大小
B．可以更方便地获取更多组实验数据
C．可以获得更大的加速度以提高实验精度．

Answer 1

分析 长木板做匀加速直线运动，根据位移时间关系公式列式求解加速度；
知道减小误差的常用方法是多次测量取平均值；
知道当水的质量远远小于木板的质量时，水的重力近似等于绳子的拉力．

解答 解：（1）根据匀变速直线运动公式得：d=$\frac{1}{2}$at²
可得：a=$\frac{2d}{{t}^{2}}$．
（2）由牛顿第二定律可知，F-F₀=ma，故a=$\frac{1}{m}$F-$\frac{{F}_{0}}{m}$，
当F₁＞F₀时，木板才产生加速度．随着继续向瓶中加水后，矿泉水瓶的质量不断增加，
矿泉水瓶的质量不能远小于木板的质量，那么水的重力与绳子的拉力差值越来越大，则图象出现弯曲．
故选：C．
（3）A、本实验中不可以改变滑动摩擦力的大小，故A错误．
B、缓慢向瓶中加水，可以更方便地获取多组实验数据，故B正确．
C、本实验不能获得很大的加速度，只可以获取多组实验数据以提高实验精度．故C错误．
故选：B．
故答案为：（1）$\frac{2d}{{t}^{2}}$；（2）C；（3）B

点评 本题考查验证加速度和受力及质量之间的关系；对于实验要明白实验目的，懂得实验原理，科学选择器材，合理安排实验步骤，细心记录数据，认真分析和处理数据，总结实验结论．