Question

【題目】某研究性學習小組分別用如圖甲所示的裝置進行以下實驗：“探究加速度與合外力的關系”。裝置中，小車質量為M，沙桶和沙子的總質量為m，通過改變m 來改變小車所受的合外力大小，小車的加速度a 可由打點計時器和紙帶測出。現保持小車質量M不變，逐漸增大沙桶和沙的總質量m 進行多次實驗，得到多組a、F值(F為彈簧秤的示數)。

(1)為了減小實驗誤差，下列做法正確的是_________。

A.先釋放小車，后接通打點計時器的電源

B.平衡摩擦力時紙帶應穿過打點計時器

C.應選用質量足夠小的輕繩并減小滑輪的摩擦

D.沙桶和沙的總質量要遠小于小車的質量

(2)下圖為實驗中打下的一條紙帶，紙帶中每兩個計數點間還有四個計時點未畫出，打點計時器的頻率為50Hz，測量得到AC=2.30cm，AE=7.20cm則小車的加速度a=_________m/s(保留兩位有效數字)。

(3)某同學根據實驗數據以a為縱坐標，F為橫坐標，畫出了如圖所示的一條傾斜直線，由圖象可求得小車質量為_________kg，圖線未過原點的原因可能是_______________________。

Answer 1

【答案】 (1) BC (2) 0.65 (3) 0.5 木塊墊太高、平衡摩擦過度或傾斜角過大

【解析】(1)本實驗中彈簧秤的示數即為繩子的拉力，不需要用砂和砂桶的總重力代替繩子拉力，所以不需要保證砂和砂桶的總質量遠小于小車的質量，但滑輪摩擦和繩子的重力會影響示數，所以滑輪摩擦足夠小，繩的質量要足夠輕，實驗前要對裝置進行平衡摩擦力的操作，以保證小車所受合外力恰好是繩子的拉力，實驗時，若先放開小車，再接通打點計時器電源，由于小車運動較快，可能會使打出來的點很少，不利于數據的采集和處理，同時平衡摩擦力時紙帶應穿過打點計時器，故B,C正確，A,D錯誤．故選BC．

(2)紙帶上面每打一點的時間間隔是0.02s，且每兩個記數點間還有四個計時點未畫出，T=0.1s．根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT2可得： .

(3)對小車分析，應有F=ma，解得： ,因此圖線的斜率等于小車質量倒數，那么小車的質量,圖線未過原點的原因可能是木塊墊得太高，導致傾斜角過大，或平衡摩擦力過度．