题目内容

5．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”．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）采用数字测力计测量细线拉力与用重物重力代替拉力的方法相比，下列说法正确的是B（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．利用此实验装置还需要测量重物的质量
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50HZ，则小车运动的加速度a=0.39m/s2．（保留两位有效数字）
（3）保持小车和数字测力计的总质量一定，改变钩码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据．请根据测量数据在图3中做出a-F图象，由图可知小车的质量为2.0kg．（保留两位有效数字）

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，根据图象的斜率求解质量．

解答 解：（1）A、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CD错误．
故选：B．
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=$\frac{△x}{{T}^{2}}=\frac{0.0039}{0.01}$=0.39m/s2．
③根据坐标系内描出的点作出a-F图象如图所示：
根据F=ma得：
a=$\frac{1}{m}F$，
则m=$\frac{1}{k}=\frac{1.0}{0.50}=2.0kg$
故答案为：（1）B；（2）0.39；（3）如图所示； 2.0

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．

练习册系列答案
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