Question

4．如图1所示，为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置图．图中A为小车，B为砝码及砝码盘，C为一端带有定滑轮的长木板，小车通过纸带与电火花打点计时器相连，小车A的质量为m₁，砝码及砝码盘B的质量为m₂
①下列说法正确的是D．
A．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力
B．实验时应先释放小车后接通电源
C．平衡摩擦力时应将砝码盘和砝码用细线通过滑轮与小车连接
D．在用图象探究加速度与质量关系时，应作a-$\frac{1}{{m}_{1}}$图象
②实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，
他测量得到的a-F图象，可能是图2中的图线丙．（填“甲”、“乙”、“丙”）
③另外，实验中要使砝码的重力近似等于小车的合力还应满足m₂＜＜m₁．
④在实验过程中，打出了一条纸带如图3所示，计时器打点的时间间隔为0.02s．从比较清晰的点起，每两测量点间还有4个点未画出，量出相邻测量点之间的距离如图乙所示，该小车的加速度大小a=0.16m/s²（结果保留两位有效数字）．

Answer 1

分析 ①③实验时需要提前做的工作有两个：①平衡摩擦力，且每次改变小车质量时，不用重新平衡摩擦力，因为f=mgsinθ=μmgcosθ，m约掉了．②让小车的质量M远远大于小盘和重物的质量m．
②如果没有平衡摩擦力的话，就会出现当有拉力时，物体不动的情况；
④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．

解答 解：①A、平衡摩擦力，假设木板倾角为θ，则有：f=mgsinθ=μmgcosθ，m约掉了，故不需要重新平衡摩擦力，故A错误．
B、实验时应先接通电源后释放小车．故B错误．
C、平衡摩擦力时，应将绳从小车上拿去，轻轻推动小车，使小车沿木板运动，通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动，故C错误；
D、F=ma，所以：a=$\frac{F}{m}$，所以在用图象探究小车的加速度与质量的关系时，通常作a-$\frac{1}{m}$图象，故D正确；
故选：D．
②遗漏了平衡摩擦力这一步骤，就会出现当有拉力时，物体不动的情况．故图线为丙．
③让小车的质量m₁远远大于砝码及砝码盘的质量m₂，因为：际上绳子的拉力F=Ma=$\frac{{m}_{2}g}{1+\frac{{m}_{2}}{{m}_{1}}}$，故应该是m₂＜＜m₁，即实验中应满足砝码及砝码盘的质量远小于小车的质量；
④由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s，
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，
得：a=$\frac{0.0368-0.0352}{0.01}$=0.16m/s²．
故答案为：①D；②丙；③m₂＜＜m₁；④0.16

点评 会根据实验原理分析分析为什么要平衡摩擦力和让小车的质量M远远大于小桶（及砝码）的质量m，且会根据原理分析实验误差．