Question

3．某課外活動小組用如圖甲所示的裝置做“探究加速度與物體受力的關(guān)系”的實驗，圖中A為小車，質(zhì)量為m₁，連接在小車后面的紙帶穿過電火花計時器B，它們均置于水平放置的一端帶有定滑輪C的足夠長的木板上，物塊P的質(zhì)量為m₂，D為彈簧測力計，實驗時改變P的質(zhì)量，讀出對應(yīng)的彈簧測力計示數(shù)F，不計繩子與滑輪間的摩擦．

（1）下列有關(guān)實驗的操作步驟和實驗方法的說法中正確的是A．
A．長木板和A、C間的繩子都必須保持水平
B．電火花計時器應(yīng)用工作電壓為4～6V的低壓交流電源，實驗時應(yīng)先接通電源后釋放小車
C．長木板的左端應(yīng)適當墊高，以平衡摩擦力
D．實驗中P的質(zhì)量m₂不必遠小于小車A的質(zhì)量m₁，拉力直接由彈簧測力計測得，且始終為$\frac{1}{2}$m₂g
（2）按照正確的方法調(diào)整好實驗裝置后，某同學(xué)改變P的質(zhì)量做了五次實驗，并讀出對應(yīng)的彈簧測力計示數(shù)F和每次實驗中打出的紙帶上第1個點到第10個點的距離L，記錄在下表中，已知電火花計時器所接交流電源的頻率為f．

L/m	0.051	0.099	0.149	0.201	0.250
F/N	1.01	1.99	2.98	4.01	5.00

根據(jù)該同學(xué)的實驗，請在圖乙中做出L隨F變化的圖象，如果L-F圖線是一條過原點的直線，則說明小車的加速度與小車受到的合外力成正比，圖線的斜率的表達式k=0.5．

Answer 1

分析 （1）該實驗必須要平衡摩擦；由于該實驗的連接方式，小車是在繩的拉力下加速運動，故不要求重物質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量；由牛頓第二定律可求解測力計的讀數(shù)．
（2）根據(jù)描點法即可做出圖線；結(jié)合圖線上的數(shù)據(jù)即可求出效率k．

解答 解：（1）A、A與定滑輪間的細繩和長木板保持平行，否則拉力不會等于合力，故A正確；
B、電火花計時器應(yīng)用工作電壓為220V的交流電源，實驗時應(yīng)先接通電源后釋放小車，故B錯誤；
C、長木板的左端應(yīng)適當墊高，以平衡摩擦力，故C錯誤；
D、由于重物向下加速度運動，由牛頓第二定律：m₂g-2F=m₂a，解得：F=$\frac{{m}_{2}g-{m}_{2}a}{2}$，故D錯誤；
故選：A
（2）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在圖乙中連線如圖，可知果L-F圖線是一條 過原點的直線，則說明小車的加速度與小車受到的合外力成正比，圖線的斜率的表達式k：

k=$\frac{L}{F}=\frac{2.5}{5}=0.5$
故答案為：（1）AB；（2）過原點的直線，0.5

點評 本題第1問選項C為易錯選項，這個是課本參考實驗的改進版，用這種方法可以準確得到小車受到的合外力，而不需要用重物的重力來近似代替，是一個比課本參考方案更好的辦法，題目價值很高．