Question

（2012?鹽城三模）用如圖1所示的實驗裝置來進行“探究加速度與力的關系”研究，細線跨過定滑輪連接小車和重物，小車在細線的拉力作用下自左向右運動．將光電門1、2分別固定在木板上B、C兩點，用它們可以準確地記錄遮光條通過光電門的時間．
（1）未懸掛重物時，利用現有條件怎樣操作并判定小車與木板間的摩擦力已經得到平衡？

將木板傾斜，輕輕推動小車，若兩個光電傳感器記錄時間相同，就平衡了摩擦力

；
（2）撤去光電門1，保持小車質量M不變，不斷改變重物的質量m，每次讓小車都從同一位置A點由靜止釋放，得到小車遮光條通過光電門2的時間t；記錄數據．利用測量數據描點作圖，橫軸用重物質量m，若要得到一條過坐標原點的傾斜直線，則縱軸應用

t^-2

（選填“t”、“t^-1”、“t²”或“t^-2”）表示，若得到的確為一直線，則由圖線得出結論

在質量一定時，加速度與力成正比

；
（3）在實驗操作正確的前提下，實驗中測得多組數據，并按照第 （2）問中的坐標系描點作圖，發現直線在末端發生彎曲，則此結果對應于圖中的圖

甲

（選填“甲”或“乙”）．

Answer 1

分析：平衡摩擦力就是讓小車在無拉力的作用下做勻速直線運動，讓重力沿斜面的分力等于小車受到的摩擦力．
由題意可知，該實驗中保持小車質量M不變，因此有：v²=2as，a=

v2

2s

=

( d △t )2

2s

，而a=

F

M

=

mg

M

，所以

1

(△t)2

=

2gs

d2M

m．

解答：解：（1）未懸掛重物時，平衡摩擦力方法是將木板傾斜，輕輕推動小車，若兩個光電傳感器記錄時間相同，就平衡了摩擦力．
（2）該實驗中保持小車質量M不變，因此有：v²=2as，a=

v2

2s

=

( d △t )2

2s

，而a=

F

M

=

mg

M

，所以

1

(△t)2

=

2gs

d2M

m．
所以利用測量數據描點作圖，橫軸用重物質量m，若要得到一條過坐標原點的傾斜直線，則縱軸應用t^-2．
若得到的確為一直線，則由圖線得出結論在質量一定時，加速度與力成正比．
（3）重物質量m增加不能遠小于小車的質量時，直線在末端發生彎曲，則此結果對應于圖中的圖甲．
故答案為：（1）將木板傾斜，輕輕推動小車，若兩個光電傳感器記錄時間相同，就平衡了摩擦力
（2）t^-2  在質量一定時，加速度與力成正比
（3）甲

點評：本實驗與教材中的實驗有所不同，但是根據所學物理知識，明確了實驗原理，即可正確解答．