Question

20．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   關系”的實驗．

①在實驗中必須將長木板右端墊高，目的是平衡摩擦力；當不掛鉤碼時小車能勻速運動，表明長木板右端高度已調好．
②為了減小誤差，每次實驗必須通過改變鉤碼的個數來改變小車所受合外力，獲取多組數據．若小車質量為400g，實驗中每次所用的鉤碼總質量范圍應選A組比較合理．（填選項前的字母即可）
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（交流、直流）電源，頻率為50Hz，圖2中給出的是某次實驗中獲取的紙帶的一部分：1、2、3、4、5是計數點，每相鄰兩計數點間還有4個打點未標出，由該紙帶可求得小車的加速度a=1.1 m/s²．
④改變鉤碼的個數重復實驗，得到加速度a與合外力F的關系如圖3所示，分析線段OA，可得出實驗的結論是在質量不變的條件下，物體的加速度與合外力成正比．

Answer 1

分析 （1）通過傾斜木板，由力的分解結合平行四邊形定則，即可求解；
（2）本實驗要求鉤碼的質量遠小于小車的質量，據此可正確解答．
（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點間的時間，再根據逐差法可求出加速度的數值．
（4）根據實驗目的可得出實驗結論，在忽略誤差的前提下，質量不變時，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量遠小于小車的質量，因此要求實驗中每次所用的鉤碼總質量范圍要小，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，因每相鄰兩計數點間還有4個打點未標出，所以每兩個計數點間的時間間隔是0.02×5s=0.1s；
由題意可知：a=$\frac{{s}_{4}-{s}_{2}}{2{T}^{2}}$
可解得：a=$\frac{0.0476-0.0255}{2×0．{1}^{2}}$=1.1m/s²．
故答案為：1.07．
（4）隨著所加砝碼個數的增加，砝碼的質量不再遠小于小車質量，因此圖線發(fā)生偏折，開始時，砝碼質量遠小于小車質量，滿足實驗條件，根據圖象可知，在質量不變的條件下，物體的加速度與合外力成正比．
故答案為：（1）平衡摩擦力；（2）A．（3）交流；1.1；（4）在質量不變的條件下，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：小車質量遠大于砝碼質量．