Question

某實驗小組用如圖1所示器材“探究a與F、m之間的關系”

（1）關于該實驗的要求，以下說法正確的有

B

A．小車的質量要遠小于砝碼和托盤的總質量
B．要采用控制變量法探究a與F、m之間的關系
C．平衡阻力時，最好先取下細繩、托盤和紙帶，再改變長木板傾斜程度
D．要先釋放小車，再接通打點計時器的電源
（2）連接細繩及托盤，放入砝碼，通過實驗得到圖2所示的紙帶．紙帶上O為小車運動起始時刻所打的點，選取計數點A、B、C、D、E、F、G．相鄰兩計數點之間有四個點未畫出．由以上數據可算出打C點時小車速度大小為

0.755

m/s；打該紙帶的過程中小車的加速度大小為

0.989

m/s² （以上計算結果均保留三位有效數字）．
（3）如果平衡阻力時，已經取下細繩和托盤，并且通過改變長木板傾斜程度，達到了完全平衡摩擦力的要求．實驗前已測得小車質量為1kg，托盤的質量5×10^-3kg，在上述實驗過程中該組同學放入托盤中的砝碼質量約為

0.096

kg（g取9.8m/s²，結果保留兩位有效數字）

Answer 1

分析：1、本實驗中要保證砝碼和托盤的總質量遠小于小車的質量；該實驗采用了“控制變量法”，即在研究加速度、質量、力這三個物理量中任意兩個之間的關系時，要保持另一個不變；為了使繩子的拉力等于小車的合外力，在進行實驗之前要進行平衡摩擦力，具體做法是：適當墊高長木板不帶定滑輪的一端，輕推未掛沙桶的小車，恰使拖有紙帶的小車勻速下滑；實驗中應先接通電源，后放開小車．
2、相鄰兩個計數點之間有四個點沒畫出，故有5個0.02s；根據平均速度等于中間時刻的瞬時速度求解計數點3所對應的速度大小；根據公式△x=aT²求解加速度．
3、平衡摩擦力后小車受到的合力等于砝碼和托盤的總重力，根據牛頓第二定律有（m_盤+m_碼）g=Ma，代入數據計算即可．

解答：解：（1）A、實驗中，要保證砝碼和托盤的總質量遠小于小車的質量，這樣才能使得砝碼和托盤的總重力近似等于細繩對小車的拉力，故A錯誤．
B、該實驗采取控制變量法，在探究物體的加速度與力的關系時，應保持質量M不變，在探究物體的加速度與物體的質量的關系時，應保持力F不變．故B正確．
C、為了使繩子的拉力等于小車的合外力，在進行實驗之前要進行平衡摩擦力，具體做法是：適當墊高長木板不帶定滑輪的一端，輕推未掛沙桶的小車，恰使拖有紙帶的小車勻速下滑．即紙帶不能取下，故C錯誤．
D、實驗中應先接通電源，后放開小車，故D錯誤．
故選：B．
（2）每相鄰兩個計數點之間有四個點沒畫出，故：T=5×0.02s=0.10s
平均速度等于中間時刻的瞬時速度，故計數點C的速度等于B到D的平均速度，有：vC=

xBD

2T

=

0.367-0.216

2×0.1

m/s=0.755m/s．
根據公式△x=aT²，小車的加速度為：a=

xDG-xAD

(3T)2

=

(0.6677-0.3670)-(0.3670-0.1550)

9×0．12

m/s²≈0.989m/s²
（3）平衡摩擦力后小車受到的合力等于砝碼和托盤的總重力，根據牛頓第二定律（m_盤+m_碼）g=Ma
所以m碼=

Ma

g

-m盤=

1×0.989

9.8

-5×10-3kg=0.096kg
故答案為：（1）B；（2）0.755；0.989；（3）0.096．

點評：本題考查了實驗注意事項、實驗數據處理分析，關鍵會根據勻變速直線運動的推論式進行判斷：根據公式△x=aT²求解加速度，根據平均速度等于中間時刻的瞬時速度求解瞬時速度．