Question

12．如图1所示为“探究加速度与物体受力的关系”的实验装置图．图中A为小车，质量为m₁，连接在小车后面的纸带穿过电火花打点计时器B，它们均置于水平放置的-端带有定滑轮的足够长的木板上，P的质量为m₂，C为弹簧测力计，实验时改变P的质量．读出测力计不同读数F，不计绳与滑轮的摩擦．

（1）下列说法正确的是B
A．一端带有定滑轮的长木板必须保持水平
B．实验时应先接通电源后释放小车
C．实验中m₂应远小于m₁
D．测力计的读数始终为$\frac{1}{2}$m₂g
（2）图2为某次实验得到的纸带，纸带上标出了所选的四个计数点之间的距离，相邻计数点间还有四个点没有画出．由此可求得小车的加速度的大小是0.50m/s²（交流电的频率为50Hz，结果保留二位有效数字）．
（3）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3中的C．

Answer 1

分析 （1）正确解答本题需要掌握：了解打点计时器的原理和具体使用，尤其是在具体实验中的操作细节要明确．
（2）该实验必须要平衡摩擦；由于该实验的连接方式，小车是在绳的拉力下加速运动，故不要求重物质量远小于小车质量；由牛顿第二定律可求解测力计的读数．
（3）根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT²求解加速度．
（4）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

解答 解：（1）A、该实验首先必须要平衡摩擦力，长木板必须倾斜，故A错误；
B、为提高打点的个数，打点计时器的使用都要求先接通电源后释放小车，故B正确；
C、由于该实验的连接方式，重物和小车不具有共同的加速度，小车是在绳的拉力下加速运动，此拉力可由测力计示数获得，不需要用重物的重力来代替，故不要求重物质量远小于小车质量，故C错误；
D、由于重物向下加速度运动，由牛顿第二定律：m₂g-2F=m₂a，
解得：F=$\frac{{m}_{2}g-{m}_{2}a}{2}$，故D错误；
故选：B．
（2）根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT²，有：
△x=0.0339-0.0289=a×（0.1）²
解得：a=0.50m/s²
（3）若没有平衡摩擦力，则当F≠0时，a=0．也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0，所以可能是图中的图线C．
故选：C．
故答案为：（1）B；　（2）0.50；　（3）C．

点评 对于基本实验仪器，要会正确使用，了解其工作原理，为将来具体实验打好基础，对于实验装置和工作原理，我们不仅从理论上学习它，还要从实践上去了解它，自己动手去做做．第2问选项C为易错选项，这个是课本参考实验的改进版，用这种方法可以准确得到小车受到的合外力，而不需要用重物的重力来近似代替，是一个比课本参考方案更好的办法，题目价值很高．