Question

某實驗小組利用如圖1所示的裝置進行“探究加速度與合外力的關系”的實驗．
（1）在實驗中必須平衡摩擦力，在平衡摩擦力時，下列說法正確的是

 

A．不要掛鉤碼，將長木板的右端墊高至合適位置
B．若小車能從墊斜的木板上靜止開始下滑，則表明摩擦力與重力的分力平衡
C．若改變小車的質量，則需要重新平衡摩擦力
（2）實驗中打點計時器所使用的是頻率為50Hz的交流電源，如圖2中給出的是實驗中保持小車質量不變，探究加速度與合外力的關系時獲取的某條紙帶的一部分：1、2、3、4、5是計數點，每相鄰兩計數點間還有4個打點未標出，每兩個計數點間的時間間隔是

 

s，由該紙帶可求得小車的加速度a=

 

m/s²．

（3）平衡好摩擦力之后，在探究加速度與合外力的關系時，設所吊鉤碼的質量為m，小車的質量為M，重力加速度為g，則在滿足m

 

M的情況下，小車所受的合外力近似為

 

．

Answer 1

分析：（1）平衡摩擦力的方法為：把長木板不帶定滑輪的那端適當墊高，使小車重力沿斜面分力和摩擦力抵消，若小車做勻速直線運動，則平衡摩擦力完成；
（2）打點計時器使用交流電，通過點與點時間間隔可求出兩個計數點間的時間，再根據逐差法可求出加速度的數值．
（3）在小吊盤和盤中物塊質量之和遠小于小車和砝碼總質量時，可以近似認為小車受到的拉力等于小吊盤和盤中物塊的重力．

解答：解：（1）A、平衡摩擦力時，應將繩從小車上拿去，將長木板的右端墊高至合適位置，使小車重力沿斜面分力和摩擦力抵消，若小車做勻速直線運動，則表明摩擦力與重力的分力平衡．故A正確，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錯誤．
故選：A
（2）打點計時器，使用交流電源，根據交流電的頻率50Hz，則點與點時間間隔為0.02s，因每相鄰兩計數點間還有4個打點未標出，所以每兩個計數點間的時間間隔是T=0.02×5s=0.1s；
由題意可知：a₁=

s4-s2

2T2

a₂=

s3-s1

2T2

則a=

a1+a2

2

=

s4+s3-s2-s1

4T2

=

0.0472+0.0355-0.0255-0.0144

0.04

=1.07m/s²．
（3）根據牛頓第二定律得，整體的加速度a=

mg

M+m

，則繩子的拉力T=Ma=

M

M+m

?mg，當m＜＜M時，認為繩子對小車的拉力大小等于鉤碼的重力．
故答案為：（1）A；（2）0.1；1.07；（3）遠小于；鉤碼的重力．

點評：明確實驗原理以及具體的操作細節，加強動手實驗，同時加強基本運動學規律在物理實驗中的應用．
對該實驗要明確實驗原理，尤其是正確理解該實驗要滿足的條件：小車質量遠大于砝碼質量．