Question

3．某同學為探究加速度與合外力的關系，設計了如圖甲所示的實驗裝置．一端帶有定滑輪的長木板固定在水平桌面上，用輕繩繞過定滑輪及輕滑輪將小車與彈簧測力計相連．實驗中改變懸掛的鉤碼個數乾地多次測量，記錄彈簧測力計的求數F，并利用紙帶計算出小車對應的加速度a．

（1）實驗中鉤碼的質量可以不需要遠小于小車質量，其原因是C．
A．小車所受的拉力與鉤碼的重力無頭
B．小車所受的拉力等于鉤碼重力的一半
C．小車所受的拉力可由彈簧測力計直接測出
（2）圖乙是實驗得到的某條紙帶的一分部．已知打點計時器使用的交流電頻率為50Hz，由紙帶數據求出小車的加速度a=0.75m/s²．
（3）根據實驗數據繪出小車的加速度a與彈簧測力計示數F的關系圖象，圖丙中最符合本實驗實際情況的是B．

Answer 1

分析 （1）根據實驗原理，彈簧測力計的讀數為小車所受合外力，則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，應該是過原點的一條傾斜直線．

解答 解：（1）根據實驗原理可知，彈簧測力計的讀數為小車所受合外力，則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AB錯誤，C正確；
故選：C；
（2）在勻變速直線運動中連續相等時間內的位移差為常數，即：△x=aT²，
解得：a=$\frac{{x}_{3}-{x}_{1}}{2{T}^{2}}$=$\frac{3.35-1.85}{2×0．{1}^{2}}×1{0}^{-2}$ m/s²=0.75 m/s²．
（3）由題意可知，小車的加速度a與彈簧測力計的示數F的關系應該是成線性關系，即為不是過原點的一條傾斜直線，實驗存在阻力，故B符合；
故答案為：（1）C；（2）0.75；（3）B．

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，注意單位的統一，同時理解由圖象來尋找加速度與合力的關系．