Question

某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此探究加速度与力、质量的关系．此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等．组装的实验装置如图1所示．

（1）若要完成该实验，必需的实验器材还有哪些      ．

（2）实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行．他这样做的目的是      ．

A．避免小车在运动过程中发生抖动

B．在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力

C．使纸带上打出的点迹清晰

D．保证小车最终能够实现匀速直线运动

（3）实验中要进行质量钩码总质量m和小车M的选取，以下最合理的一组是      ．

A．M=200g，m=10g、20g、30g、40g、50g

B．M=200g，m=20g、40g、60g、80g、100g

C．M=400g，m=10g、20g、30g、40g、50g

D．M=400g，m=20g、40g、60g、80g、100g

（4）图2是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出．量出相邻的计数点之间的距离分别为：x_AB=4.22cm、x_BC=4.65cm、x_CD=5.08cm、x_DE=5.49cm、x_EF=5.91cm、x_FG=6.34cm．已知打点计时器的工作频率为50Hz，则小车的加速度a=      m/s²（结果保留2位有效数字）．

Answer

（1）刻度尺、天平；（2）B；（3）C；（4）0.42

【解析】

试题分析：（1）根据实验的原理确定所需测量的物理量，从而确定还需要的器材．

（2）根据操作步骤中的注意事项逐项分析，得出正确的答案．

（3）为了使得钩码的总重力等于细绳的拉力，要满足钩码的总质量远小于小车的质量．

（4）根据连续相等时间内的位移之差是一恒量，运用逐差法求出小车的加速度．

【解析】
（1）砝码和小桶的质量以及小车和钩码的总质量需要用天平测量；利用纸带求加速度时需要用刻度尺测量纸带上点与点之间的距离，

故还需要的工具是：天平、刻度尺（或直尺）；

（2）实验开始时，先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行．这样做的目的使得平衡摩擦力后细绳的拉力等于小车的合力，故选：B．

（3）重物加速下滑，处于失重状态，其对细线的拉力小于重力，设拉力为T，根据牛顿第二定律，有

对重物，有：mg﹣T=ma

对小车，有：T=Ma，

解得：T=，故当M＞＞m时，有T≈mg，故C符合要求．

（4）根据△x=aT2，运用逐差法得：

a===0.42m/s2．

故答案为：（1）刻度尺、天平；（2）B；（3）C；（4）0.42

【点评】只要真正掌握了实验原理就能顺利解决此类实验题目，而实验步骤，实验数据的处理都与实验原理有关，故要加强对实验原理的学习和掌握．

掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度和加速度，关键是匀变速直线运动推论的运用．