Question

1．某实验小组采用如图1所示的实验装置探究小车加速度与力、质量的关系．
（1）本实验仪器：A．长木板；B．电磁打点计时器、低压交流电源、纸带；C．细绳、小车、砝码；D．装有细砂的小桶；E．薄木板；F．毫米刻度尺．还缺少的一件器材是天平．
（2）下列关于该实验的说法中正确的是BC．
A．平衡摩擦力时，应将盘和盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上
B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力
C．实验时，应先接通打点计时器，再放开小车
D．在每次实验时，应使砝码和砝码盘的总质量远大于小车的质量
（3）该实验小组采用正确的实验步骤后，利用打点频率为50Hz的打点计时器，得到的其中一条纸带如图3所示：（图中每两个计数点间还有四个点未画出）则在该次实验中，打下D点时小车的速度大小为0.562m/s，小车运动的加速度大小为1.19m/s²（以上结果均保留三位有效数字）．
（4）在“探究加速度与合外力的关系”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2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）本题需测量小车的质量，所以还需要天平；
（2）探究加速度与拉力的关系实验时，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；
（3）根据平均速度公式可求得D点的瞬时速度，利用匀变速直线运动的推论，根据作差法求出加速度；
（4）分析图象，明确图象截距的意义，从而明确实验误差原因．

解答 解：（1）本题要测量小车的质量，则需要天平，所以还缺少的一件器材是天平；
（2）码和砝码盘的重力等于小车受到的拉力，因此在平衡小车受到的摩擦力时，不能将盘和盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上，故A错误；
B、平衡摩擦力是利用小车本身重力的下滑分量来进行的，即mgsin θ=μmgcos θ，由此式可以看出不需要重新平衡摩擦力，故B正确；
C、实验时，应先接通打点计时器，等打点计时器工作稳定后再放开小车，故C正确；
D、在该实验中，认为砝码和砝码盘的重力等于细绳拉小车的拉力，实际上，由于砝码和砝码盘要加速下降，所以细绳对小车的拉力要小于砝码和砝码盘的重力，所以为了减小误差，砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量，故D错误．
故选：BC；
（3）由图可知，AB=2.62cm=0.0262m；BC=3.84cm=0.0384m；CD=5.00cm=0.05m；DE=6.23cm=0.0623m；
D点的速度等于CE段的平均速度，故有：v_D=$\frac{0.0500+0.0623}{2×0.1}$=0.562m/s；
根据逐a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$可得：a=$\frac{（CE-AC）}{4{T}^{2}}$=$\frac{（0.05+0.0623）-（0.0262+0.0384）}{4×0.01}$=1.19m/s²；
（4）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，该同学实验操作中平衡摩擦力过大，即倾角过大，
故答案为：（1）天平（2）BC；（3）0.562；1.19；（4）平衡摩擦力过度

点评 本题考查了实验器材、实验数据处理等问题，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项，能够运用逐差法求解加速度，知道图象的含义，难度适中．