Question

18．“用DIS研究加速度与力的关系”的实验装置如图a所示，实验中用所挂钩码的重量作为细线对小车的拉力F，通过增加钩码的数量，多次测量，可得小车运动的加速度a和所受拉力F的关系图象．他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条a-F图线，如图b所示

（1）图线①（填“①”或者“②”）是在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的．
（2）在轨道为斜面情况下，轨道倾斜的角度为θ=37°，则小车与轨道面的动摩擦因数μ=0.5  （已知sin 37°=0.6，cos 37°=0.8）．
（3）在轨道水平时，小车运动的阻力F₁=0.5N．
（4）图b中，拉力F较大时，a-F图线明显弯曲，产生误差，为避免此误差可采取的措施是C（填选项字母）
A．调整轨道的倾角，在未挂钩码时使小车能在轨道上匀速运动
B．增加钩码数量的同时在小车上增加砝码，使钩码的总质量始终远小于小车的总质量
C．将无线力传感器捆绑在小车上，再将细线连在力传感器上，用力传感器读数代替钩码的重力
D．更换实验中使用的钩码规格，采用质量较小的钩码进行上述实验．

Answer 1

分析 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操作细节；
根据a-F图象的特点结合牛顿第二定律求解．
理解该实验的实验原理和数据处理以及注意事项，知道实验误差的来源．

解答 解：（1）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．
（2）根据图象F=0时，a=$2m/{s}_{\;}^{2}$，根据牛顿第二定律：mgsin37°-μmgcos37°=ma
即a=gsin37°-μgcos37°
2=6-μ8
解得：μ=0.5
（3）图线②是在轨道水平时做的实验，由图象可知：当拉力等于0.5N时，加速度恰好为零，即刚好拉动小车，此时F₁=F=0.5N
（4）随着钩码的数量增大到一定程度时图（b）的图线明显偏离直线，造成此误差的主要原因是所挂钩码的总质量太大，而我们把用钩码所受重力作为小车所受的拉力，所以消除此误差可采取的简便且有效的措施应该测量出小车所受的拉力，即在钩码与细绳之间放置一力传感器，得到力F的数值，在作出小车运动的加速度a和力传感器读数F的关系图象，故选C．
故答案为：（1）①；（2）0.5；（3）0.5；（4）C

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．