Question

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）在实验中必须消除摩擦力的影响，通常可以将木板适当倾斜，使小车在不受拉力作用时能在木板上近似做

 

运动．
（2）为了减小误差，在平衡摩擦力后，每次实验需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

 

组会比较合理．（填选项前的字母）
A．10g～40g     B．200g～400g      C．1000g～2000g
（3）图中给出的是实验中获取的纸带的一部分，A、B、C、D、E是计数点，每相邻两计数点间的时间间隔是0.1s，由该纸带可求得打点“C”时小车的速度v_c=

 

m/s，小车的加速度a=

 

m/s²．（保留三位有效数字）

Answer 1

分析：（1）平衡摩擦力的方法为将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动；
（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）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，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上C点时小车的瞬时速度大小．

解答：解：（1）将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下放开拖着纸带的小车，轻碰小车，小车能匀速稳定下滑使小车恰好做匀速直线运动，以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小车的合力就是绳子的拉力．
（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）根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上C点时小车的瞬时速度大小．
v_C=

xBD

2T

=

0.0506+0.0643

0.2

=0.575m/s
设A到B之间的距离为x₁，以后各段分别为x₂、x₃、x₄，
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，
得：x₃-x₁=2a₁T² 
x₄-x₂=2a₂T² 
为了更加准确的求解加速度，我们对两个加速度取平均值
得：a=

1

2

（a₁+a₂）
即小车运动的加速度计算表达式为：
a=

XCE-XAC

4T2

=

(0.0643+0.0778)-(0.0369+0.0506)

4×(0.1)2

m/s²=1.37m/s²
故答案为：（1）匀速直线
（2）A
（3）0.575；1.37；

点评：对于实验问题首先要 明确实验原理，理解重要步骤的操作，熟练应用基本物理解决实验问题．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．