Question

20．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图1所示的装置． 事先操作按要求完成，
（1）在验证牛顿第二定律关于作用力一定时，加速度与质量成反比的实验中，在验证牛顿第二定律的实验中得到的两条曲线如图2所示．图a的直线不过原点是由于实验事先没有平衡摩擦或平衡不够；图b的直线发生弯曲是由于没有满足物块m₁远远大于沙和沙桶总质量m₂造成的．
（2）对于实验以下做法正确的是B
A．平衡摩擦力时，应将装砂的小桶用细绳通过定滑轮系在小车上
B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力
C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器电源
（3）如图3是在正确操作下得到纸带的一部分，A、B、C、D、E为计数点，每两个计数点之间还有4个点未画出，量得AB=1.4cm，AC=3.6cm，AD=6.6cm，AE=10.4cm，运动的加速度大小为0.80m/s²；（结果保留两位有效数值）

Answer 1

分析 正确理解实验原理，明确桶和砝码的重力可以作为小车拉力的条件，第一幅图在拉力大于0时，物体的加速度为0，说明绳子的拉力被摩擦力平衡了，即没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．根据连续相等时间内的位移之差是一恒量求出小车运动的加速度．

解答 解：（1）图a说明在拉力大于0时，物体的加速度为0，说明合外力为0，即绳子的拉力被摩擦力平衡了，即没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，也就是没有将长木板的末端抬高或抬高不够．
随着$\frac{1}{M}$增大，小车质量在减小，因此小车质量不再满足远大于砂和小砂桶的质量，加速度不可能一直均匀增大，加速度的增大幅度将逐渐减小，最后趋近与定值g．
（2）A、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．故A错误．
B、平衡摩擦力时，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，设木板与水平面间的夹角是θ，有：mgsinθ=μmgcosθ，可以约掉m，只需要平衡一次摩擦力．故B正确．
C、操作过程是先接通打点计时器的电源，再放开小车．并且所有应用打点计时器的实验都是这么做的．故C错误．
故选：B
（3）由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s，
AB=1.4cm，BC=2.2cm，CD=3.0cm，DE=3.8cm，可知连续相等时间内的位移之差为：△x=0.8cm，
根据△x=aT²得：
a=$\frac{0.008}{0.01}$=0.80m/s²；
故答案为：（1）实验事先没有平衡摩擦或平衡不够；   没有满足物块m₁远远大于沙和沙桶总质量m₂；（2）B；（3）0.80

点评 实验问题需要结合物理规律去解决．对于实验我们要清楚每一项操作存在的理由．比如为什么要平衡摩擦力，为什么要先接通电源后释放纸带等．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．其中平衡摩擦力的原因以及做法在实验中应当清楚．