Question

19．某同学用图1所示装置探究小车运动的加速度与外力的关系：

（1）在实验中必须平衡摩擦力，在平衡摩擦力时，下列说法正确的是A
A．不要挂钩码，将长木板的右端垫高至合适位置
B．若小车能从垫斜的木板上静止开始下滑，则表明摩擦力与重力的分力平衡
C．若改变小车的质量，则需要重新平衡摩擦力
（2）图2为实验中得到的一条纸带中的一部分，接在50Hz低压交流电源上的打点计时器在纸带做匀加速直线运动时打出的一系列点，图中所标的是相隔4个点所取的计数点，但第3个计数点C没有画出，则该物体运动的加速度为0.737 m/s²．BC间的距离约为4.36cm．（计算结果保留三位有效数字）
（3）当小车的质量一定时，一些同学做出了下列加速度a与外力F的关系图象，请分别说出得到图象A、B、C的原因：

得到A的原因平衡木板摩擦力时木板角度太大；   得到B的原因未平衡摩擦力或角度太小；    C的原因由于F太大即m太大造成的系统误差．

Answer 1

分析 平衡摩擦力时将长木板不带滑轮的一端略微垫高，轻推小车使得小车做匀速直线运动．
根据连续相等时间内的位移之差是一恒量求出加速度以及BC间的距离．
图象说明在拉力大于0时，物体的加速度为0，说明绳子的拉力被摩擦力平衡了，即没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．当小车的质量远大于砝码盘和砝码的总质量时，才能近似认为细线对小车的拉力大小等于砝码盘和砝码的总重力大小，否则图象将会发生弯曲．

解答 解：（1）A、平衡摩擦力时，不挂钩码，将长木板的右端适当垫高，轻推小车，小车做匀速直线运动，可知重力的分力与摩擦力平衡，故A正确，B错误．
C、改变小车的质量，不需要重新平衡摩擦力．故C错误．
故选：A．
（2）根据${x}_{DE}-{x}_{AB}=3a{T}^{2}$得加速度为：a=$\frac{（5.83-3.62）×1{0}^{-2}}{3×0.01}m/{s}^{2}$=0.737m/．s²．
${x}_{BC}-{x}_{AB}=a{T}^{2}$，则${x}_{BC}={x}_{AB}+a{T}^{2}=0.0362+0.737×0.01$m≈4.36cm．
（3）在图线A中，当F等于零，加速度a不等于零，可知平衡摩擦力时木板角度太大；在图线B中，当F不等于零时，加速度a仍然等于零，可知未平衡摩擦力或角度太小；在图线C中，图线出现弯曲的原因是不能满足重物的质量远小于小车的质量，即m太大造成的系统误差．
故答案为：（1）A；（2）0.737，4.36；（3）平衡木板摩擦力时木板角度太大，未平衡摩擦力或角度太小，由于F太大即m太大造成的系统误差

点评 解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项，尤其是理解平衡摩擦力和M＞＞m的操作和要求的含义．