Question

5．如图 （a）为某同学设计的“探究加速度与物体所受合力F及质量m的关系”实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，C为装有砝码的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板．在实验中认为细线对小车拉力F的大小等于砝码和小桶的总重力，小车运动加速度a可用纸带上的点求得．

（1）关于该实验，下列说法中不正确的是D．
A．用砝码和小桶的总重力来表示F，会产生误差
B．为消除摩擦力对实验的影响，可以把木板D的左端适当垫高
C．电火花计时器使用交流电源
D．木板D的左端被垫高后，图中细线仍应保持水平
（2）图（b）是实验中获取的一条纸带的一部分，其中0、1、2、3、4是计数点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图所示，打“3”计数点时小车的速度大小为0.26m/s，由纸带求出小车的加速度的大小a=0.50 m/s²．（计算结果均保留2位有效数字）
（3）在“探究加速度与力的关系”时，保持小车的质量不变，改变小桶中砝码的质量，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F关系图线如图（c）所示，该图线不通过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因为平衡摩擦力过度．

Answer 1

分析 （1）探究加速度与物体质量、物体受力的关系实验中为了减小实验的系统误差，要注意两点：①要平衡摩擦力；②要使小车的质量远大于砝码和砝码盘的总质量；
（2）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3点时小车的瞬时速度大小，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；
（3）实验前要平衡摩擦力，分析图示图象然后判断图象不过原点的原因．

解答 解：（1）A、由于砝码和小桶加速下滑，处于失重状态，故拉力小于重力，故用砝码和小桶的总重力来表示拉力F，会产生误差，故A正确；
B、为消除摩擦力对实验的影响，可以把木板D的左端适当垫高来平衡摩擦力，故B正确；
C、打点计时器都使用交流电源，故C正确；
D、木板D的左端被垫高后，图中细线应保持与长木板保持平行，不是水平，故D错误；本题选不正确的，故选：D；
（2）每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），所以相邻的计数点间的时间间隔t=0.1s，
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，打出纸带上3点时小车的速度：v₃=$\frac{{x}_{24}}{2t}$=$\frac{0.0240+0.0288}{2×0.1}$=0.26m/s；
由匀变速直线运动的推论公式△x=at²可知，加速度：a=$\frac{{x}_{34}-{x}_{01}}{3{t}^{2}}$=$\frac{0.0288-0.0140}{3×0．{1}^{2}}$=0.50m/s²；
（3）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，这是平衡摩擦力时木板倾角θ太大，即平衡摩擦力过度引起的．
故答案为：（1）D；（2）0.26；0.50；（3）平衡摩擦力过度．

点评 要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用．探究加速与力的关系实验时，要平衡摩擦力、应根据纸带求出小车的加速度，掌握实验的实验注意事项是正确解题的关键．