Question

8．某实验小组利用如图所示的装置进行“探究加速度与合外力的关系”的实验．

（1）在实验中必须将长木板右端垫高，目的是平衡摩擦力，当不挂钩码时小车能匀速运动时，表明已调好．
（2）为了减小误差，每次实验必须通过改变钩码的个数来改变小车所受合外力，获取多组数据．若小车质量为400g，实验中每次所用的钩码总质量范围应选A组会比较合理．（填选项前的字母）
A．10g～40g
B．200g～400g
C．1000g～2000g
（3）实验中打点计时器所使用的是交流 （交流、直流）电源，图中给出的是实验中获取的纸带的一部分：1、2、3、4、5是计数点，每相邻两计数点间还有4个打点未标出，每两个计数点间的时间间隔是0.100S，由该纸带可求得小车的加速度a=1.11m/s²．（计算结果保留三位有效数字）
（4）改变钩码的个数重复实验，得到加速度a与合外力F的关系如图所示，分析线段OA，可得出实验的结论是在质量不变的条件下，加速度与合外力成正比．

Answer 1

分析 （1）通过木板右端垫高，使小车的重力沿斜面的分力与小车的滑动摩擦力相等，则小车做匀速直线运动，摩擦力恰好被平衡．
（2）本实验要求钩码的质量远小于小车的质量，据此可正确解答．
（3）打点计时器使用交流电，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．
（4）根据图象可得出，质量不变时，物体的加速度与所受合外力成正比．

解答 解：（1）通过木板右端垫高，目的是平衡摩擦力，即小车的重力沿斜面的分力与小车的滑动摩擦力相等，则小车做匀速直线运动，摩擦力恰好被平衡．
（2）本实验要求钩码的质量远小于小车的质量，因此要求实验中每次所用的钩码总质量范围要小，故BC错误，A正确．
故选：A．
（3）打点计时器，使用交流电源．根据交流电的频率50Hz，则点与点时间间隔为0.02s，因每相邻两计数点间还有4个打点未标出，
所以每两个计数点间的时间间隔是T=0.02×5s=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，
a=$\frac{{x}_{4}+{x}_{3}-{x}_{2}-{x}_{\;}}{4{T}^{2}}$=$\frac{0.0366+0.0476-0.0144-0.0255}{4×0.01}$m/s²=1.11m/s²
（4）根据图象可知，在质量不变的条件下，物体的加速度与合外力成正比．
故答案为：（1）平衡摩擦力；（2）A；（3）交流；0.100s；1.11m/s²；（4）在质量不变的条件下，加速度与合外力成正比．

点评 明确实验原理以及具体的操作细节，加强动手实验，同时加强基本运动学规律在物理实验中的应用．对该实验要明确实验原理，尤其是正确理解该实验要满足的条件：小车质量远大于砝码质量．要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用．