Question

11．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：
（1）在实验中，关于平衡摩擦力的说法中正确的是B
A．“平衡摩擦力”的本质就是使小车受到的摩擦力为零
B．“平衡摩擦力”的本质就是使小车所受的重力的一个分力与小车所受的摩擦阻力相平衡
C．“平衡摩擦力”应在小车被砝码盘拉动的过程中进行
D．“平衡摩擦力”是否成功，只需目测就可以了
（2）某学生在平衡摩擦力时，把长木板的一端垫得过高，使得倾角偏大．他所得到的a-F关系是下列的哪根图线？图2中a是小车的加速度，F是细线作用于小车的拉力．C
（3）平衡小车与水平木板之间摩擦力的影响后，可用小盘与砝码的总重量代替小车所受的拉力，此时小盘与砝码的总质量m与小车总质量M之间应满足的关系为M＞＞m．
（4）某同学顺利地完成了实验．图3是他在实验中得到的一条纸带，图3中相邻两计数点之间的时间间隔为0.1s，由图中的数据可算出小车的加速度a为0.195m/s²．（保留三位有效数字）

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数据处理以及注意事项．
该实验采用的是控制变量法研究，其中加速度、质量、合力三者的测量很重要．
纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的两个推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度．

解答 解：（1）AB、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平衡而抵消，那么小车的合力就是绳子的拉力．故A错误、B正确．
C、“平衡摩擦力”时，小车不能挂砝码盘和砝码，故C错误．
D、“平衡摩擦力”是否成功，要根据打点计时器打的点迹是否均匀来判断，故D错误．
故选：B．
（2）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偏大，摩擦力偏小，而且重力沿斜面向下的分力大于摩擦力，这样在没有绳子的拉力作用下，小车就会产生加速度．
故选：C．
（3）对系统，根据牛顿第二定律得，a=$\frac{mg}{M+m}$，隔离对小车分析，绳子的拉力F=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}$，当M＞＞m时，可用钩码总重力代替小车所受的拉力．
（4）根据纸带的数据得出相邻的计数点间的位移之差相等，即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：a=$\frac{（4.04-1.63）-（1.63）}{4{×0.1}^{2}}×0.01m/{s}^{2}$=0.195m/s²
故答案为：（1）B；（2）C；（3）M＞＞m；（4）0.195．

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．