Question

11．某实验小组应用如图所示装置“探究加速度与物体受力的关系”，已知小车的质量为M，砝码及砝码盘的总质量为m，所使用的打点计时器所接的交流电的频率为50Hz．实验步骤如下：
A．按图所示安装好实验装置，其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直；
B．调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下匀速运动；
C．挂上砝码盘，接通电源后，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求出小车的加速度；
D．改变砝码盘中砝码的质量，重复步骤C，求得小车在不同合力作用下的加速度．

根据以上实验过程，回答以下问题：
（1）在该实验中必须采用控制变量法，应保持小车质量不变，用细线的拉力作为小车受到的合外力，用打点计时器测小车的加速度．
（2）对于上述实验，下列说法正确的是C．
A．小车的加速度与砝码盘的加速度大小相等
B．实验过程中砝码盘处于超重状态
C．与小车相连的轻绳与长木板一定要平行
D．弹簧测力计的读数应为砝码和砝码盘总重力的一半
E．砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量
（3）由本实验得到的数据作出小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图象，与本实验相符合的是A．

Answer 1

分析 （1）探究加速度与物体受力的关系实验要控制物体质量不变；平衡摩擦力后小车受到的合力等于细线的拉力．
（2）根据实验原理，可知小车的加速度与砝码盘的加速度不等，但弹簧测力计的读数为小车所受合外力，砝码加速度向下，处于失重状态，不需要砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量的条件；
（3）数据作出小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图象，应该是过原点的一条倾斜直线．

解答 解：（1）探究加速度与物体受力的关系实验必须采用控制变量法，应保持小车质量不；由图示实验装置可知，已经平衡摩擦力，用细线的拉力作为小车受到的合外力，用打点计时器测小车的加速度．
（2）A、由图可知，小车的加速度是砝码盘的加速度大小的2倍，故A错误；
B、实验过程中，砝码向下加速运动，加速度方向向下，处于失重状态，故B错误；
C、与小车相连的轻绳与长木板一定要平行，故C正确；
D、实验过程中，砝码向下加速运动，处于失重状态，故弹簧测力计的读数小于砝码和砝码盘总重力的一半，故D错误；
E、由于不是砝码的重力，即为小车的拉力，故不需要砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量的条件，故E错误；
故选：C；
（3）由题意可知，小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系应该是成正比，即为过原点的一条倾斜直线，故选：A．
故答案为：（1）小车质量，细线的拉力；（2）C；（3）A．

点评 解答实验问题的关键是正确理解实验原理，加强基本物理知识在实验中的应用，同时不断提高应用数学知识解答物理问题的能力；
掌握求加速度的方法，注意单位的统一，同时理解由图象来寻找加速度与合力的关系．