题目内容

16．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中：

（1）本实验所采用的科学方法是：C
A．理想实验法        B．等效替代法        C．控制变量法        D．建立物理模型法
（2）为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取做法是C
A．将不带滑轮的木板一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动
B．将不带滑轮的木板一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动
C．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
D．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加速运动
（3）为了减小实验误差，钩码的质量m应远大于小车的质量M（填“远大于”、“远小于”或“等于”）；每次改变小车质量（或钩码质量）时，不需要（填“需要”或“不需要”）重新平衡摩擦力．
（4）某同学在平衡摩擦力时把木板的一端垫得过高，所得的a-F图象为图2中的C；
（5）如图3所示是某一次打点计时器打出的一条记录小车运动的纸带，取计数点A、B、C、D、E、F、G．纸带上两相邻计数点的时间间隔为T=0.10s，用刻度尺测量出各相邻计数点间的距离分别为AB=1.50cm，BC=3.88cm，CD=6.26cm，DE=8.67cm，EF=11.08cm，FG=13.49cm，则小车运动的加速度大小a=2.40m/s2．（结果保留两位小数）

分析 解决实验问题首先要掌握该实验原理，探究加速度与拉力的关系实验时，要平衡摩擦力，平衡摩擦力时，要求小车在无动力的情况下平衡摩擦力，不需要挂任何东西．小车的加速度应根据打点计时器打出的纸带求出；平衡摩擦力时，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：mgsinθ=μmgcosθ，可以约掉m，只需要平衡一次摩擦力．根据牛顿第二定律，求出小车实际的拉力大小，然后和mg进行比较，可以得出结论，根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小．

解答 解：（1）本实验需要控制质量不变，研究加速度与外力的关系，控制外力不变，研究加速度与质量的关系，故方法为控制变量法．
故选：C
（2）实验过程中可利用重力沿斜面向下的分力来抵消摩擦力，具体操作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
（3）设小车的总质量为M，钩码的总质量为m，根据牛顿第二定律得：mg=（M+m）a，F=Ma=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，当m＜＜M时F≈mg，即小车的总质量远远于大钩码的总质量，由于平衡摩擦力之后有Mgsinθ=μMgcosθ，故tanθ=μ．所以无论小车的质量是否改变，小车所受的滑动摩擦力都等于小车的重力沿斜面的分力，改变小车质量时不需要重新平衡摩擦力，
（4）平衡摩擦力过度，重力沿斜面向下的分力大于摩擦力，则在不挂钩码的情况下，小车就有了一定的加速度，故选：C
（5）根据作差法得：$a=\frac{{x}_{DG}-{x}_{AD}}{9{T}^{2}}$=$\frac{0.1349+0.1108+0.0867-0.0626-0.0388-0.015}{0.09}$=2.40m/s2．
故答案为：（1）C；（2）C；（3）远小于；不需要（4）C；（5）2.40

点评 实验问题需要结合物理规律去解决．实验中的第2题考查的是力学问题，把长木板的一端垫得过高，使得倾角偏大，会导致重力沿斜面向下的分力增大，摩擦力减小等现象，这些我们都要从学过的力学知识中解决．纸带的处理是运用匀变速直线运动的两个推论去完成的

练习册系列答案
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