Question

某实验小组利用如图1所示的装置进行“探究加速度与合外力的关系”的实验．
（1）在实验中必须平衡摩擦力，在平衡摩擦力时，下列说法正确的是

 

A．不要挂钩码，将长木板的右端垫高至合适位置
B．若小车能从垫斜的木板上静止开始下滑，则表明摩擦力与重力的分力平衡
C．若改变小车的质量，则需要重新平衡摩擦力
（2）实验中打点计时器所使用的是频率为50Hz的交流电源，如图2中给出的是实验中保持小车质量不变，探究加速度与合外力的关系时获取的某条纸带的一部分：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

 

s，由该纸带可求得小车的加速度a=

 

m/s²．

（3）平衡好摩擦力之后，在探究加速度与合外力的关系时，设所吊钩码的质量为m，小车的质量为M，重力加速度为g，则在满足m

 

M的情况下，小车所受的合外力近似为

 

．

Answer 1

分析：（1）平衡摩擦力的方法为：把长木板不带定滑轮的那端适当垫高，使小车重力沿斜面分力和摩擦力抵消，若小车做匀速直线运动，则平衡摩擦力完成；
（2）打点计时器使用交流电，通过点与点时间间隔可求出两个计数点间的时间，再根据逐差法可求出加速度的数值．
（3）在小吊盘和盘中物块质量之和远小于小车和砝码总质量时，可以近似认为小车受到的拉力等于小吊盘和盘中物块的重力．

解答：解：（1）A、平衡摩擦力时，应将绳从小车上拿去，将长木板的右端垫高至合适位置，使小车重力沿斜面分力和摩擦力抵消，若小车做匀速直线运动，则表明摩擦力与重力的分力平衡．故A正确，B错误．
C、每次改变小车的质量时，小车的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力．故C错误．
故选：A
（2）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；
由题意可知：a₁=

s4-s2

2T2

a₂=

s3-s1

2T2

则a=

a1+a2

2

=

s4+s3-s2-s1

4T2

=

0.0472+0.0355-0.0255-0.0144

0.04

=1.07m/s²．
（3）根据牛顿第二定律得，整体的加速度a=

mg

M+m

，则绳子的拉力T=Ma=

M

M+m

?mg，当m＜＜M时，认为绳子对小车的拉力大小等于钩码的重力．
故答案为：（1）A；（2）0.1；1.07；（3）远小于；钩码的重力．

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．