Question

12．用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系，现有如下一些操作：
（1）在实验中，要进行“平衡摩擦力”的操作，下列说法正确的是A
A．平衡摩擦力的目的是为了使小车受到的合外力等于小车受到绳子的拉力
B．平衡摩擦力的目的是为了使小车受到绳子的拉力等于所挂砂桶和砂子的总重力
C．平衡摩擦力时，不挂砂桶，小车上不连接纸带，只通过改变斜面的倾角，使小车在斜面上能匀速下滑
D．平衡摩擦力时，不改斜面的倾角，绳子挂上质量适当的砂桶，使小车在斜面上能匀速下滑
（2）保持砂和砂桶的总质量不变，改变小车和砝码的总质量，重复上述实验操作，得到对应的加速度，这是为了探究“合外力不变，加速度与小车和砝码的总质量的关系”．
（3）下图是实验中打出的一条纸带，A、B、C、D、F为5个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出．用刻度尺测量计数点间的距离如图所示．已知打点计时器的工作频率50Hz，则小车的加速度0.40m/s²（结果保留2位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）小车所受的摩擦力不可避免，平衡摩擦力的本质就是使小车的重力沿斜面方向的分力与小车所受的阻力相平衡，其目的是使小车所受的合力等于细绳对小车的拉力；恰好平衡摩擦力时，小车拖动纸带，不给小车提供拉力，给小车一个初速度，小车做匀速直线运动，由打点计时器打出的纸带点迹间距应该是均匀的；
（2）在研究加速度与质量的关系时，需采用控制变量法，即控制所受的合力不变，改变小车的质量；
（3）根据作差法求解加速度．

解答 解：（1）A、小车所受的摩擦力不可避免，平衡摩擦力的本质就是使小车的重力沿斜面方向的分力与小车所受的阻力相平衡，使小车受到的合外力等于小车受到绳子的拉力，故A正确，B错误；
C、“平衡摩擦力”时不应挂砂桶，但是要挂纸带，调节斜面的倾角，给小车一个初速度，使小车做匀速直线运动即可，故CD错误；
故选：A
（2）保持砂和砂桶的总质量不变，改变小车和砝码的总质量，这是为了探究合外力不变，加速度与小车和砝码的总质量的关系；
（3）打点周期T=$\frac{1}{f}=0.02s$，每相邻两计数点间还有4个点，计数点间的时间间隔为：t=0.02s×5=0.1s，
根据作差法得：a=$\frac{{x}_{CE}-{x}_{AC}}{4{t}^{2}}=\frac{0.072-0.028-0.028}{0.04}$=0.40m/s²．
故答案为：（1）A；（2）合外力；小车和砝码的总质量；（3）0.40

点评 只要真正掌握了实验原理就能顺利解决此类实验题目，而实验步骤，实验数据的处理都与实验原理有关，故要加强对实验原理的学习和掌握，同时要熟练应用所学基本规律解决实验问题．