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(guān)系”的實驗．
（1）在實驗中必須平衡摩擦力，以

 

平衡摩擦力，當小車

 

運動時，摩擦力恰好被平衡
（2）為了減小誤差，在平衡摩擦力后，每次實驗必須通過改變鉤碼的個數(shù)來改變小車所受合外力，獲取多組數(shù)據(jù)．若小車質(zhì)量為400g，實驗中每次所用的鉤碼總質(zhì)量范圍應選

 

組會比較合理．（填選項前的字母）
A．10g～40g        B．200g～400g        C．1000g～2000g
（3）實驗中打點計時器所使用的是

 

 （交流、直流）電源 頻率為50Hz，如圖2中給出的是實驗中獲取的紙帶的一部分：1、2、3、4、5是計數(shù)點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點未標出每兩個計數(shù)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．（結(jié)果保留兩位小數(shù)）
（4）改變鉤碼的個數(shù)重復實驗，得到加速度a與合外力F的關(guān)系如圖3所示，分析線段OA，可得出實驗的結(jié)論是

 

．

Answer 1

分析：（1）通過傾斜木板，由力的分解結(jié)合平行四邊形定則，即可求解；
（2）本實驗要求鉤碼的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，據(jù)此可正確解答．
（3）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(shù)點間的時間，再根據(jù)逐差法可求出加速度的數(shù)值．
（4）根據(jù)實驗目的可得出實驗結(jié)論，在忽略誤差的前提下，質(zhì)量不變時，物體的加速度與所受合外力成正比．

解答：解：（1）通過傾斜木板，使小車的重力沿斜面的分力與小車的滑動摩擦力相等，則小車做勻速直線運動，摩擦力恰好被平衡．
（2）本實驗要求鉤碼的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，因此要求實驗中每次所用的鉤碼總質(zhì)量范圍要小，故BC錯誤，A正確．
（3）打點計時器，使用交流電源．
根據(jù)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(shù)點間還有4個打點未標出，所以每兩個計數(shù)點間的時間間隔是0.02×5s=0.1s；
由題意可知：a₁=

s4-s2

2T2

①
a₂=

s3-s1

2T2

②
a=

a1+a2

2

③
聯(lián)立①②③可解得：a=1.07m/s²．
故答案為：1.07．
（4）隨著所加砝碼個數(shù)的增加，砝碼的質(zhì)量不再遠小于小車質(zhì)量，因此圖線發(fā)生偏折，開始時，砝碼質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量，滿足實驗條件，根據(jù)圖象可知，在質(zhì)量不變的條件下，物體的加速度與合外力成正比．
故答案為：（1）傾斜木板；勻速直線；（2）故選A．（3）交流；0.1；1.07；（4）在質(zhì)量不變的條件下，物體的加速度與合外力成正比．

點評：明確實驗原理以及具體的操作細節(jié)，加強動手實驗，同時加強基本運動學規(guī)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(zhì)量遠大于砝碼質(zhì)量．