Question

3．在探究加速度與物體所受合外力和質量間的關系時，采用如圖1所示的實驗裝置，小車及車中的砝碼質量用M表示，盤及盤中的砝碼質量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶由打點計數器打上的點計算出：
（1）紙帶A、B、C、D、E、F、G這些點的艱巨如圖2所示，其中每相鄰兩點間還有4個點未畫出，根據測量結果計算：紙帶運動的加速度大小1.50m/s²．（結果保留3位有效數字）
（2）一組同學在先保持盤及盤中的質量一定，探究做加速度與質量的關系，以下做法正確的是C．
A．平衡摩擦力時，應將盤及盤中的砝碼用細繩通過定滑輪系在小車上
B．實驗時，先放開小車，再接通打點計時器電源
C．每次改變小車的質量時，不需要重新平衡摩擦力
D．小車運動的加速度可用天平測出m以及小車質量M，直接用公式a=$\frac{mg}{M}$求出
（3）在保持小車及車中的砝碼質量M一定，探究加速度與所受合外力的關系時，由于平衡摩擦力時操作不當，某位同學得到a-F關系分別如圖3所示（a是小車的加速度，F是細線作用于小車的拉力）其原因是平衡摩擦力時，長木板的傾角過大．

Answer 1

分析 （1）根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大�。�
（2）平衡摩擦力時，不能掛盤；實驗過程中，應保證繩和紙帶與木板平行；小車的加速度應由紙帶求出；
（3）當F=0時，a≠0．也就是說當繩子上沒有拉力時小車就有加速度，該同學實驗操作中平衡摩擦力過大．

解答 解：（1）每相鄰兩點間還有4個點未畫，所以相鄰的計數點間的時間間隔T=0.1s，
根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小a=$\frac{{x}_{DG}-{x}_{AD}}{9{T}^{2}}=\frac{0.14+0.155+0.1705-0.1255-0.11-0.0905}{0.09}$=1.50m/s² ．
（2）A、平衡摩擦力時，應將繩從小車上拿去，輕輕推動小車，是小車沿木板運動，通過打點計時器打出來的紙帶判斷小車是否勻速運動．故A錯誤．
B、實驗時，應先放開小車，再接通打點計時器電源，由于小車運動較快，可能會使打出來的點很少，不利于數據的采集和處理．故B錯誤．
C、每次改變小車的質量時，小車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正確．
D、小車運動的加速度是利用打點計時器測量，如果用天平測出m以及小車質量M，直接用公式a=$\frac{mg}{M}$求出，這是在直接運用牛頓第二定律計算的，而我們實驗是在探究加速度與物體所受合外力和質量間的關系．故D錯誤．
故選：C
（3）當F=0時，a≠0．也就是說當繩子上沒有拉力時小車就有加速度，該同學實驗操作中平衡摩擦力過大，即平衡摩擦力時，長木板的傾角過大了．
故答案為：（1）1.50；（2）C；（3）平衡摩擦力時，長木板的傾角過大

點評 教科書本上的實驗，我們要從實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數據處理、實驗注意事項這幾點去搞清楚，要提高應用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實驗問題的能力，在平時練習中要加強基礎知識的理解與應用．