Question

3．某同學設計了如圖所示的裝置來探究加速度與力的關系，彈簧測力計固定在一合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪，細繩的兩端分別與彈簧測力計的掛鉤和礦泉水瓶連接．在桌面上畫出兩條平行線MN、PQ，并測出間距d．開始時將木板置于MN處，現緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開始運動為止，記下彈簧測力計的示數F₀，以此表示滑動摩擦力的大小．將木板放回原處并按住，繼續向瓶中加水后，記下彈簧測力計的示數F₁，然后釋放木板，并用停表記下木板運動到PQ處的時間t．
（1）木板的加速度可以用d、t表示為a=$\frac{2d}{{t}^{2}}$．；為了減小測量加速度的偶然誤差可以采用的方法是（一種即可）保持F₁不變，重復實驗多次測量求平均值．
（2）改變瓶中水的質量重復實驗，確定加速度a與彈簧測力計示數F₁的關系．下列圖象能表示該同學實驗結果的是C．

（3）用加水的辦法改變拉力的大小與掛鉤的方法相比，它的優點是BC．
a．可以改變滑動摩擦力的大小
b．可以更方便地獲取多組實驗數據
c．可以比較精確地測出摩擦力的大小
d．可以獲得更大的加速度以提高實驗精度．

Answer 1

分析 根據運動學公式求出加速度．
知道減小誤差的常用方法是多次測量取平均值．
知道當水的質量遠遠小于木板的質量時，水的重力近似等于繩子的拉力．

解答 解：（1）根據勻變速直線運動公式得：a=$\frac{2d}{{t}^{2}}$
為了減小測量加速度的偶然誤差可以采用的方法是保持F₁不變，重復實驗多次測量，求平均值．
（2）根據牛頓第二定律可得F₁-F₀=ma，解得a=$\frac{{F}_{1}}{m}$-$\frac{{F}_{0}}{m}$，當F₁＞F₀時，木板才產生加速度．此實驗要求水的質量必須遠遠小于木板質量，當礦泉水的質量逐漸增大到一定量后，圖象將向下彎曲，只有圖象C符合該同學的實驗結果．故選C．
（3）A、不可以改變滑動摩擦力的大小，故A錯誤．
B．緩慢向瓶中加水，可以更方便地獲取多組實驗數據，故B正確．
C．緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開始運動，可以比較精確地測出摩擦力的大小，故C正確．
D．并沒有獲得很大的加速度，可以獲取多組實驗數據以提高實驗精度．故D錯誤．
故選：BC．
故答案為：（1）$\frac{2d}{{t}^{2}}$，保持F₁不變，重復實驗多次測量求平均值，
（2）C，
（3）BC．

點評 實驗要明白實驗目的，懂得實驗原理，科學選擇器材，合理安排實驗步驟，細心記錄數據，認真分析和處理數據，總結實驗結論．