Question

12．某實驗小組利用圖1的裝置探究加速度與力、質量的關系，

（1）下列做法正確的是AD
A、調節滑輪的高度，使牽引木塊的細繩與長木板保持平行
B、在調節木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時，將裝有砝碼的砝碼盤通過定滑輪拴在木塊上
C、實驗時，先放開木塊再接通打點計時器的電源
D、增減木塊上的砝碼改變木塊的質量時，不需要重新調節木板傾斜度
（2）為使砝碼盤及盤內砝碼的總重力在數值上近似等于木塊運動時受到的拉力，應滿足的條件是砝碼盤及盤內砝碼的總質量遠小于木塊和木塊上砝碼的總質量．（填“遠大于”，“遠小于”，或“近似等于”）
（3）某次實驗，保持木塊所受的合外力相同，測量不同質量的木塊在相同的力作用下的加速度，根據實驗數據描繪出a-m圖象如圖甲所示，由于這條曲線是不是雙曲線并不容易確定，因此不能確定a與m成反比，緊接著該同學作了a-$\frac{1}{m}$圖象如圖乙所示
①根據a-$\frac{1}{m}$圖象是過坐標原點的直線，因此可判斷出a與$\frac{1}{m}$成正比，即a與m成反比；
②根據圖象可以得到物體受到的外力為0.115N．

Answer 1

分析 （1）實驗要保證拉力等于小車受力的合力，要平衡摩擦力，細線與長木板平行；
（2）砝碼桶及桶內砝碼加速下降，失重，拉力小于重力，加速度越大相差越大，故需減小加速度，即減小砝碼桶及桶內砝碼的總質量；
（3）分析圖示圖象得出結論，應用牛頓第二定律求出圖象的函數表達式，然后根據圖示圖象求出物體受到的外力．

解答 解：（1）A、調節滑輪的高度，使牽引木塊的細繩與長木板保持平行，否則拉力不會等于合力，故A正確；
B、在調節模板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時，不應懸掛“重物”，故B錯誤；  
C、打點計時器要“早來晚走”即實驗開始時先接通打點計時器的電源待其平穩工作后再釋放木塊，而當實驗結束時應先控制木塊停下再停止打點計時器，故C錯誤；
D、平衡摩擦力后，有：mgsinθ=μmgcosθ，即μ=tanθ，與質量無關，故通過增減木塊上的砝碼改變質量時，不需要重新調節木板傾斜度，故D正確；
故選：AD；
（2）由牛頓第二定律得，對系統：a=$\frac{mg}{M+m}$，對小車：T=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}$=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，只有當m＜＜M時，T≈mg，因此實驗要控制：砝碼盤及盤內砝碼的總質量遠小于木塊和木塊上砝碼的總質量．
（3）①由圖示圖象可知，a-$\frac{1}{m}$圖象是過坐標原點的直線，由此可知，a與$\frac{1}{m}$成正比，即a與m成反比；
②由牛頓第二定律得：a=$\frac{1}{m}$F，則a-$\frac{1}{m}$圖象的斜率：k=F=$\frac{0.6}{5.2}$≈0.115N，即物體受到的外力為0.115N；
故答案為：（1）AD；（2）遠小于；（3）①正；②0.115．

點評 本題主要考察“驗證牛頓第二定律”的實驗，考查了實驗注意事項、實驗數據處理，要明確實驗原理，特別是要明確系統誤差的來源，知道減小系統誤差的方法．