Question

8．某實驗小組利用如圖所示的裝置做“探究加速度與物體受力的關系”實驗，已知小車的質量為M，砝碼及砝碼盤的總質量為m，所使用的打點計時器所接的交流電的頻率為50Hz．實驗步驟如下：
①按圖甲所示安裝好實驗裝置，其中繞過輕質動滑輪與定滑輪及彈簧測力計相連的細線豎直，長木板水平；
②掛上砝碼盤，接通電源后，再放開小車，打出一條紙帶，由紙帶求出小車的加速度；
③改變砝碼盤中砝碼的質量，重復步驟②，求得小車在不同合力作用下的加速度．
（1）對于上述實驗，下列說法正確的是C．（填正確選項前的字母）
A．小車的加速度與砝碼盤的加速度大小相等
B．砝碼和砝碼盤的總質量應遠小于小車的質量
C．與小車相連的輕繩與長木板一定要平行
D．彈簧測力計的示數應為砝碼和砝碼盤總重量的一半
（2）實驗中打出的一條紙帶如圖乙所示，紙帶中每相鄰兩個計數點間有四個點未畫出，由該紙帶可求得小車的加速度為a=1.5m/s²．（結果保留2位有效數字）
（3）由本實驗得到的數據作出小車的加速度a與彈簧測力計的示數F的關系圖象，圖丙中的四個選項中與本實驗相符合的是C．

Answer 1

分析 （1）根據實驗原理，可知小車的加速度與砝碼盤的加速度不等，但彈簧測力計的讀數為小車所受合外力，砝碼加速度向下，處于失重狀態(tài)，不需要砝碼和砝碼盤的總質量應遠小于小車的質量的條件；
（2）在勻變速直線運動中連續(xù)相等時間內的位移差為常數，根據作差法求解加速度；
（3）數據作出小車的加速度a與彈簧測力計的示數F的關系圖象，由于為平衡摩擦力，故應該是一條不過原點的傾斜直線，且截距在橫軸上．

解答 解：（1）A、由圖可知，小車的加速度是砝碼盤的加速度大小的2倍，故A錯誤；
B、由于不是砝碼的重力，即為小車的拉力，故不需要砝碼和砝碼盤的總質量應遠小于小車的質量的條件，故B錯誤
C、實與小車相連的輕繩與長木板一定要平行，才能滿足繩的拉力提供小車的動力，故C正確；
D、根據牛頓第二定律可知，2F-mg=ma，由于砝碼和砝碼盤有加速度，故不滿足彈簧測力計的示數應為砝碼和砝碼盤總重量的一半，故D錯誤，故D錯誤；
故選：C；
（2）在勻變速直線運動中連續(xù)相等時間內的位移差為常數，
即△x=aT²，
解得：a=$\frac{0.1001+0.0851-0.0701-0.0550}{4×0．{1}^{2}}m/{s}^{2}$=1.5m/s²．
（3）由于為平衡摩擦力，故小車的加速度a與彈簧測力計的示數F的關系應該是成一次函數，截距在橫軸上，故C符合；
故答案為：（1）C；（2）1.5；（3）C．

點評 解答實驗問題的關鍵是正確理解實驗原理，加強基本物理知識在實驗中的應用，同時不斷提高應用數學知識解答物理問題的能力；
掌握求加速度的方法，注意單位的統(tǒng)一，同時理解由圖象來尋找加速度與合力的關系