Question

11．某實驗小組應用如圖所示裝置“探究加速度與物體受力的關系”，已知小車的質量為M，砝碼及砝碼盤的總質量為m，所使用的打點計時器所接的交流電的頻率為50Hz．實驗步驟如下：
A．按圖所示安裝好實驗裝置，其中與定滑輪及彈簧測力計相連的細線豎直；
B．調節(jié)長木板的傾角，輕推小車后，使小車能沿長木板向下勻速運動；
C．掛上砝碼盤，接通電源后，再放開小車，打出一條紙帶，由紙帶求出小車的加速度；
D．改變砝碼盤中砝碼的質量，重復步驟C，求得小車在不同合力作用下的加速度．

根據以上實驗過程，回答以下問題：
（1）在該實驗中必須采用控制變量法，應保持小車質量不變，用細線的拉力作為小車受到的合外力，用打點計時器測小車的加速度．
（2）對于上述實驗，下列說法正確的是C．
A．小車的加速度與砝碼盤的加速度大小相等
B．實驗過程中砝碼盤處于超重狀態(tài)
C．與小車相連的輕繩與長木板一定要平行
D．彈簧測力計的讀數應為砝碼和砝碼盤總重力的一半
E．砝碼和砝碼盤的總質量應遠小于小車的質量
（3）由本實驗得到的數據作出小車的加速度a與彈簧測力計的示數F的關系圖象，與本實驗相符合的是A．

Answer 1

分析 （1）探究加速度與物體受力的關系實驗要控制物體質量不變；平衡摩擦力后小車受到的合力等于細線的拉力．
（2）根據實驗原理，可知小車的加速度與砝碼盤的加速度不等，但彈簧測力計的讀數為小車所受合外力，砝碼加速度向下，處于失重狀態(tài)，不需要砝碼和砝碼盤的總質量應遠小于小車的質量的條件；
（3）數據作出小車的加速度a與彈簧測力計的示數F的關系圖象，應該是過原點的一條傾斜直線．

解答 解：（1）探究加速度與物體受力的關系實驗必須采用控制變量法，應保持小車質量不；由圖示實驗裝置可知，已經平衡摩擦力，用細線的拉力作為小車受到的合外力，用打點計時器測小車的加速度．
（2）A、由圖可知，小車的加速度是砝碼盤的加速度大小的2倍，故A錯誤；
B、實驗過程中，砝碼向下加速運動，加速度方向向下，處于失重狀態(tài)，故B錯誤；
C、與小車相連的輕繩與長木板一定要平行，故C正確；
D、實驗過程中，砝碼向下加速運動，處于失重狀態(tài)，故彈簧測力計的讀數小于砝碼和砝碼盤總重力的一半，故D錯誤；
E、由于不是砝碼的重力，即為小車的拉力，故不需要砝碼和砝碼盤的總質量應遠小于小車的質量的條件，故E錯誤；
故選：C；
（3）由題意可知，小車的加速度a與彈簧測力計的示數F的關系應該是成正比，即為過原點的一條傾斜直線，故選：A．
故答案為：（1）小車質量，細線的拉力；（2）C；（3）A．

點評 解答實驗問題的關鍵是正確理解實驗原理，加強基本物理知識在實驗中的應用，同時不斷提高應用數學知識解答物理問題的能力；
掌握求加速度的方法，注意單位的統(tǒng)一，同時理解由圖象來尋找加速度與合力的關系．