题目内容

为了探究“加速度与力、质量的关系”，现提供如图1所示实验装置．请思考探究思路并回答下列问题：
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（1）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
 
．
A．将木板带滑轮的那一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动
B．将木板带滑轮的那一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动
C．将木板固定打点计时器的那一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动
D．将木板固定打点计时器的那一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动

（2）如图2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=
 
m/s2，打纸带上C点时小车的瞬时速度大小vC=
 
m/s．（结果保留二位有效数字）．
（3）某组同学实验得出数据，画出a～F图象如图3所示，那么该组同学实验中出现的问题可能是
 
．
（4）消除小车与水平木板之间摩擦力的影响后，要用钩码总重力代替小车所受的拉力，此时钩码质量m与小车总质量M之间应满足的关系为
 
．
分析：1、解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项．
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．
2、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，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上C点时小车的瞬时速度大小．
3、实验时应平衡摩擦力，没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，a-F图象在F轴上有截距；平衡摩擦力过度，在a-F图象的a轴上有截距．
4、小车受到的拉力F不等于重物的重力，设重物的质量m，小车的质量M，拉力F=
mg
1+
m
M
，只有当m＜＜M时，F才近似等于mg．
解答：解：（1）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，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，以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小车的合力就是绳子的拉力．所以选项C正确．
故选：C．
（2）根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可得：
设A到B之间的距离为x1，以后各段分别为x2、x3、x4、x5、x6，
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，
得：x4-x1=3a1T2 
x5-x2=3a2T2 
 x6-x3=3a3T2 
为了更加准确的求解加速度，我们对三个加速度取平均值
得：a=
1
3
（a1+a2+a3）=
xDG-xAD
9T2
=
(0.0867+0.1108+0.1349)-(0.0626+0.0388+0.015)
9×(0.1)2
=2.4m/s2
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上C点时小车的瞬时速度大小．
vC=
XBD
2T
=
0.0388+0.0626
2×0.1
=0.51m/s
（3）由图象可知，a-F图象在a轴上有截距，这是由于平衡摩擦力过度造成的．
（4）根据牛顿第二定律得：
对m：mg-F拉=ma
对M：F拉=Ma
解得：F拉=
mMg
m+M
=
mg
1+
m
M

当m＜＜M时，即当钩码的总重力要远小于小车的重力，绳子的拉力近似等于钩码的总重力．
故答案为：（1）C   （2）2.4，0.51．
（3）平衡摩擦力过度  （4）m＜＜M．
点评：该题考查在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中的注意事项：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；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．
练习册系列答案
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为了探究加速度与力的关系，使用如图所示的气垫导轨装置进行实验．其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间△t1、△t2都可以被测量并记录，滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，光电门间距离为x，牵引砝码的质量为m．
（1）若取M=0.4kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不合适的一个是
D
D
．
A．m=5g  B．m=15g
C．m=40g  D．m=400g
（2）在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，求得的加速度的表达式为a=
(
D
△t2
)2-(
D
△t1
)2
2x
(
D
△t2
)2-(
D
△t1
)2
2x
．（用△t1，△t2，D，x表示）
为了探究加速度与力的关系，使用如图所示的气垫导轨装置进行实验．其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间△t1、△t2都可以被测量并记录，滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，光电门间距离为x，牵引砝码的质量为m．回答下列问题：
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取下牵引砝码，M放在任意位置都不动
取下牵引砝码，M放在任意位置都不动

（2）若取M=0.4kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不合适的一个是
D
D

A．m1=5g     B．m2=15g     C．m3=40g       D．m4=400g
（3）在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度的表达式为：
(
D
△t2
)2-(
D
△t1
)2
2x
(
D
△t2
)2-(
D
△t1
)2
2x
（用△t1、△t2、D、x表示）．
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次数 1 2 3 4 5
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小车质量m/kg 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
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没有平衡摩擦力
没有平衡摩擦力
．
（2010?连云港二模）为了“探究加速度与力、质量的关系”，现提供如图所示实验装置．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摩擦力的影响应采取做法是
C
C
；
A．将不带滑轮的木板一端垫高适当，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
（2）在“探究加速度与力、质量关系”的实验中，得到一条打点的纸带，如图乙所示，已知相邻计数点间的时间间隔为T，且间距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出，则小车加速度的表达式为a=
(x4+x5+x6)-(x1+x2+x3)
9T2
(x4+x5+x6)-(x1+x2+x3)
9T2
；
（3）消除小车与水平木板之间摩擦力的影响后，可用钩码总重力代替小车所受的拉力，此时钩码质量m与小车总质量M之间应满足的关系为
m＜＜M
m＜＜M
；
（4）在“探究加速度与质量的关系”时，保持钩码质量不变，改变小车总质量M，得到的实验数据如下表：
实验次数 1 2 3 4 5
小车加速度a/ms-2 0.77 0.38 0.25 0.19 0.16
小车总质量M/kg 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
为了验证猜想，请在坐标纸中作出最能直观反映a与M之间关系的图象．
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（1）木块加速阶段的加速度为
 
m/s2；
（2）木块与木板间的动摩擦因数μ=
 
；
（3）某同学发现在实验中未平衡木块与木板间的摩擦力，接着他应当
 
，将木板右端垫高，使木块沿木板匀速下滑．

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