Question

13．如图1所示是探究加速度与合外力、质量关系的实验装置．长木板固定在水平桌面上，打点计时器固定在长木板上，纸带穿过打点计时器，与带滑轮的小车相连．调节木板的倾角，平衡摩擦力；沙桶和力传感器通过绕在滑轮上的细绳相连，并保持连接力传感器和沙桶的绳子与板面平行．

①当放开沙桶时，使小车在木板上做匀加速直线运动．在某次测量中读出力传感器示数为F，则小车所受的合外力为2F；
②改变沙子的质量，打出一系列纸带，同时从力传感器上读出F的大小，要研究质量不变时加速度与合外力的关系，还需测量的物理量是D；
A．木板的长度L   B．小车的质量M      C．沙子的质量m   D．纸带上计数点间的距离
③某次实验中发现，所有操作合乎规范，沙和沙桶的最大质量与小车的质量差不多．作出实验的a-F_合图象，在如图2给出的甲、乙、丙、丁四条图线中，与实验图象最接近的是乙图线．

Answer 1

分析 （1）对小车进行受力分析即可确定小车受到的合外力的大小；
（2）根据实验的原理，结合运动学的公式分析即可；
（3）根据实验的原理图，分析沙捅的质量对实验结果的影响即可；

解答 解：（1）小车运动时受到重力、支持力、阻力与两个绳子上的拉力，阻力与重力沿斜面向下的分力平衡，所以小车受到的合外力等于拉力的2倍，即2F．
（2）小车在斜面上做加速运动，aT²=△x ①，由于是研究质量不变时加速度与合外力的关系，看F∝a是否成立，所以不需要测量小车的质量；同时，公式①与斜面的长度以及纱筒的质量均无关．故也不需要测量，①公式与小车的位移有关，需要测量纸带上计数点间的距离．故D正确．
故选：D
（3）该实验中使用力传感器来测量力，所以对纱筒与小车的质量关系没有要求，测量的结果应该是过原点的直线．故乙图线是正确的．
故答案为：（1）2F；（2）D；（3）乙

点评 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．