Question

6．在“验证牛顿第二定律”的实验中，实验装置如图甲所示．

（1）某组同学采用控制变量的方法，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到的力的关系，下列措施中不需要和不正确的是B
①首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力
②平衡摩擦力的方法就是，在塑料小桶中添加砝码，使小车能匀速滑动
③每次改变拉小车的拉力后都需要重新平衡摩擦力
④实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力
⑤实验中应先放小车，然后再开打点计时器的电源
A．①③⑤B．②③⑤C．③④⑤D．②④⑤
（2）有一位同学通过实验测量作出了图乙中的A图线，另一位同学实验测出了如图丙中的B图线．试分析：①A图线不通过坐标原点的原因是没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够；
②A图线上部弯曲的原因是拉车的砝码质量m没有远小于小车的质量M；
③B图线在纵轴上有截距的原因是在平衡摩擦力时，长木板的倾角过大，小车沿斜面向下的分力大于摩擦力，使尚未对小车施加拉力时，小车已有加速度．
（3）在处理数据时，某同学做出的a-$\frac{1}{M}$的关系图线，如图丁所示．从图象中可以看出，作用在物体上的恒力F=5N．当物体的质量为2.5kg时，它的加速度为2m/s²．

Answer 1

分析 （1）探究加速度与力的关系，实验前要平衡摩擦力，实验要保持车的质量不变而改变拉力大小，实验时要先接通电源，再释放小车；
（2）根据图线给出的信息，分析产生的原因；
（3）从丁图中读出数据，利用牛顿第二定律进行计算；

解答 解：（1）①首先要平衡摩擦力，使小车受到合力就是细绳对小车的拉力，①正确．
②平衡摩擦力的方法就是，不挂塑料小桶，把木板的一端垫高，轻推小车，使小车能匀速滑动，②错误．
③平衡摩擦力后，在实验过程中不需要重新平衡摩擦力，③错误．
④实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力，④正确．
⑤实验中应先接通电源，然后再释放小车，⑤错误；
本题选不正确的，故选：B．
（2）①A图线不通过坐标原点，即拉力要有一定数值小车才有加速度，可知其原因是可能是实验前没有平衡摩擦力或摩擦力没有平衡够；
②A图线上部弯曲的原因是未满足拉车的砝码质量m远小于小车的质量M这个条件；
③B图线在纵轴上有截距的原因是在平衡摩擦力时，长木板的倾角过大，小车沿斜面向下的分力大于摩擦力，使尚未对小车施加拉力时，小车已有加速．因此作出的图线中，F为0时，a不为0，而是有一定的数值；
（3）从图中可知a=2m/s²时，$\frac{1}{M}$=0.4，根据牛顿第二定律可知F=Ma=5N，当物体的质量为2.5kg时，它的加速度为${a}_{1}=\frac{F}{{m}_{1}}=\frac{5}{2.5}m/{s}^{2}=2m/{s}^{2}$
故答案为：（1）B；（2）?①没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够；?②未满足拉车的砝码质量m远小于小车的质量M；?③在平衡摩擦力时，长木板的倾角过大，小车沿斜面向下的分力大于摩擦力，使尚未对小车施加拉力时，小车已有加速度；（3）5，2．

点评 本题考查了实验注意事项、实验数据分析，掌握实验注意事项即可正确解题，实验前要平衡摩擦力，要掌握平衡摩擦力的方法，平衡摩擦力不能过度．注意实验误差分析，以及读图计算合力与加速度．