Question

3．某课外活动小组用如图甲所示的装置做“探究加速度与物体受力的关系”的实验，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C的足够长的木板上，物块P的质量为m₂，D为弹簧测力计，实验时改变P的质量，读出对应的弹簧测力计示数F，不计绳子与滑轮间的摩擦．

（1）下列有关实验的操作步骤和实验方法的说法中正确的是A．
A．长木板和A、C间的绳子都必须保持水平
B．电火花计时器应用工作电压为4～6V的低压交流电源，实验时应先接通电源后释放小车
C．长木板的左端应适当垫高，以平衡摩擦力
D．实验中P的质量m₂不必远小于小车A的质量m₁，拉力直接由弹簧测力计测得，且始终为$\frac{1}{2}$m₂g
（2）按照正确的方法调整好实验装置后，某同学改变P的质量做了五次实验，并读出对应的弹簧测力计示数F和每次实验中打出的纸带上第1个点到第10个点的距离L，记录在下表中，已知电火花计时器所接交流电源的频率为f．

L/m	0.051	0.099	0.149	0.201	0.250
F/N	1.01	1.99	2.98	4.01	5.00

根据该同学的实验，请在图乙中做出L随F变化的图象，如果L-F图线是一条过原点的直线，则说明小车的加速度与小车受到的合外力成正比，图线的斜率的表达式k=0.5．

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）根据描点法即可做出图线；结合图线上的数据即可求出效率k．

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、电火花计时器应用工作电压为220V的交流电源，实验时应先接通电源后释放小车，故B错误；
C、长木板的左端应适当垫高，以平衡摩擦力，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=$\frac{{m}_{2}g-{m}_{2}a}{2}$，故D错误；
故选：A
（2）根据表格中的数据在图乙中连线如图，可知果L-F图线是一条 过原点的直线，则说明小车的加速度与小车受到的合外力成正比，图线的斜率的表达式k：

k=$\frac{L}{F}=\frac{2.5}{5}=0.5$
故答案为：（1）AB；（2）过原点的直线，0.5

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．