Question

11．在验证牛顿第二定律的实验中：
（1）某组同学用如图（甲）所示装置，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）某组同学实验得出数据，画出a-F图如图（乙）所示，那么该组同学实验中出现的问题可能是B
A．实验中平衡摩擦力时长木板垫起的角度太小  
B．实验中平衡摩擦力时长木板垫起的角度太大
C．实验中绳子拉力方向没有跟平板平行  
D．实验中不满足“砂桶和砂的总质量远小于小车质量”的条件．

Answer 1

分析 （1）探究加速度与力的关系实验时，需要平衡摩擦力，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．平衡摩擦力时，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：mgsinθ=μmgcosθ，可以约掉m，只需要平衡一次摩擦力．操作过程是先接通打点计时器的电源，再放开小车．小车的加速度应根据打出的纸带求出．
（2）图中没有拉力时就产生了加速度，说明平衡摩擦力时木板垫起的倾角过大．

解答 解：（1）①实验首先要平衡摩擦力，使小车受到合力就是细绳对小车的拉力，故①正确；
②平衡摩擦力的方法就是，小车与纸带相连，小车前面不挂小桶，把小车放在斜面上给小车一个初速度，看小车能否做匀速直线运动；故②不正确；
③由于平衡摩擦力之后有Mgsinθ=μMgcosθ，故tanθ=μ．所以无论小车的质量是否改变，小车所受的滑动摩擦力都等于小车的重力沿斜面的分力，改变小车质量即改变拉小车拉力，不需要重新平衡摩擦力，故③不需要；
④实验中，要保证塑料桶和所添加砝码的总质量远小于小车的质量，这样才能使得塑料桶和所添加砝码的总重力近似等于细绳对小车的拉力，所以实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力，故④正确；
⑤实验中应先接通电源，后放开小车，故⑤不正确；
因此不需要和不正确的有②③⑤，故选：B．
（2）由图乙所示a-F图象可知，图象在纵轴上有截距，说明力为零时小车已经产生加速度，施加拉力前小车受到的合力不为零，这是由过度平衡摩擦力造成的，即实验中平衡摩擦力时木板垫起的倾角过大，故B正确．
故选：B．
故答案为：（1）B；（2）B．

点评 本题考查了实验注意事项、实验数据处理分析，知道实验原理及注意事项即可正确解题；探究加速度与力、质量的关系实验时，要平衡小车受到的摩擦力，不平衡摩擦力、或平衡摩擦力不够、或过平衡摩擦力，小车受到的合力不等于钩码的重力．