Question

12．为了“探究加速度与力、质量的关系”，现提供如图1所示的实验装置，请思考探究思路并回答下列问题：
（1）为了消除小车与水平木板之间的摩擦力的影响应采取的做法是C
A、将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动
B、将木板带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动
C、将木板不带滑轮一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动
D、将木板不带滑轮一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车能够静止在木板上
（2）在实验中，得到一条打点的纸带，如图所示，已知相邻计数点的时间间隔为T，且间距S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆已量出，则小车加速度的表达式为a=$\frac{（{s}_{4}+{s}_{5}+{s}_{6}）-（{s}_{1}+{s}_{2}+{s}_{3}）}{9{T}^{2}}$；

（3）有一组同学保持小车以及车中的砝码质量一定，探究加速度a与所受外力F的关系，他们在轨道水平和倾斜两种情况下分别做实验，得到了两条a-F图线，如图2所示，图线①一定是在轨道倾斜情况下得到的（选填①或②）；小车以及车中的砝码总质量m=0.5kg．

Answer 1

分析 （1）平衡摩擦力就是让小车在无拉力的作用下做匀速直线运动，让重力沿斜面的分力等于小车受到的摩擦力．
（2）根据匀变速直线运动的推论求出小车的加速度．
（3）由图象可知，当F=0时，a≠0．也就是说当绳子上没有拉力时小车就有加速度，该同学实验操作中平衡摩擦力过大，即倾角过大，根据图示图象应用牛顿第二定律求出小车质量．

解答 解：（1）平衡摩擦力就是让小车在无拉力的作用下做匀速直线运动，让重力沿斜面的分力等于小车受到的摩擦力．所以平衡时应为：将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动，故C正确，故选：C；
（2）由匀变速直线运动的推论：△x=aT²可知，加速度为：a=$\frac{{s}_{4}-{s}_{1}+{s}_{5}-{s}_{2}+{s}_{6}-{s}_{3}}{9{T}^{2}}$=$\frac{（{s}_{4}+{s}_{5}+{s}_{6}）-（{s}_{1}+{s}_{2}+{s}_{3}）}{9{T}^{2}}$；
（3）由图象可知，当F=0时，a≠0．也就是说当绳子上没有拉力时小车就有加速度，该同学实验操作中平衡摩擦力过大，即倾角过大，平衡摩擦力时木板的右端垫得过高．所以图线①是在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的．
由牛顿第二定律可知：a=$\frac{1}{m}$F，由图示图象可知，a-F图象的斜率：k=$\frac{1}{m}$=$\frac{△a}{△F}$=$\frac{4-2}{1}$=2，小车质量：m=0.5kg；
故答案为：（1）C；（2）$\frac{（{s}_{4}+{s}_{5}+{s}_{6}）-（{s}_{1}+{s}_{2}+{s}_{3}）}{9{T}^{2}}$；（3）①；0.5．

点评 对于实验我们要明确实验原理、具体实验操作以及数据处理等，同时要清楚每一项操作存在的理由，只有掌握好了基本知识和基本方法才能顺利解决实验题目，所以要重视基本知识和基本方法的学习和训练．