Question

在探究物体的加速度与物体所受外力、物体质量间的关系时，采用如图所示的实验装置，小车以及车中的砝码质量用M表示，盘以及盘中的砝码质量用m表示。

（1）实验过程中，电火花计时器接在频率为f=50Hz的交流电源上，调整定滑轮高度，使细线与长木板平行。

（2）若已平衡好摩擦，在小车做匀加速直线运动过程中，绳子拉力=________，当M与m的大小关系满足_______时，才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力。

（3）某小组同学先保持盘及盘中的砝码质量m一定来做实验，其具体操作步骤如下，以下做法正确的是___________。

A．平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上

B．每次改变小车的质量时，需要重新平衡摩擦力

C．实验时，先接通打点计时器的电源，再放开小车

D．用天平测出m以及M，小车运动的加速度可直接用公式求出

（4）某小组同学保持小车以及车中的砝码质量M一定，探究加速度a与所受外力F的关系时，由于他们操作不当，这组同学得到的a-F关系图像如图所示，①图线不过原点的原因是__________；②图线上端弯曲的原因是__________________。

（5）某小组在操作完全正确且满足（2）中质量关系的情况下，下图为实验时小车在长木板上带动纸带运动打出的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6为计数点，相邻计数点间还有4个打点未画出。从纸带上测出，、、。则小车加速度大小a=________（保留三位有效数字）

（6）（5）中实验小组用所得数据探究动能定理，测得上图纸带计数点1、5间距离为x，该小组最终要验证的数学表达式为____________。（用m、M、f，x、、以及重力加速度g表示）

Answer

（2）M>>m（3）C （4）①没平衡摩擦力；②不满足M>>m（5）1．30

（6）

【解析】试题分析：（2）设小车的质量为M，砝码盘总质量为m，将两者看做一个整体，对整体有，对小车有，联立可得，只有当时，

（3）平衡摩擦力时，不能将及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上，故A错误；平衡摩擦力时应用，则只需满足，与质量无关，改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力，故B错误；实验时，先接通电源，再释放小车，故C正确；小车运动的加速度通过纸带求出，不能通过求出，故D错误．

（4）当F≠0时，a=0．也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0，说明小车的摩擦力与绳子的拉力抵消呢．该组同学实验操作中遗漏了平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；

而后者：随着F的增大，即砂和砂桶质量的增大，不在满足砂和砂桶远小于小车的质量，因此曲线上部出现弯曲现象．

（5）由于相邻两计数点间还有4个点未画出，所以相邻的计数点间的时间间隔．

根据匀变速直线运动的推论公式得，解得：．

（6）重力做功，计数点1时的速度为，5点的速度为，增加的动能为，联立可得

考点：探究物体的加速度与物体所受外力、物体质量间的关系

【名师点睛】掌握实验原理是正确解决实验题目的前提条件；实验时要平衡摩擦力，平衡摩擦力不足或过平衡摩擦力都是错误的．要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用．