Question

13．如圖1所示是探究加速度與合外力、質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置．長(zhǎng)木板固定在水平桌面上，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上，紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，與帶滑輪的小車(chē)相連．調(diào)節(jié)木板的傾角，平衡摩擦力；沙桶和力傳感器通過(guò)繞在滑輪上的細(xì)繩相連，并保持連接力傳感器和沙桶的繩子與板面平行．

①當(dāng)放開(kāi)沙桶時(shí)，使小車(chē)在木板上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)．在某次測(cè)量中讀出力傳感器示數(shù)為F，則小車(chē)所受的合外力為2F；
②改變沙子的質(zhì)量，打出一系列紙帶，同時(shí)從力傳感器上讀出F的大小，要研究質(zhì)量不變時(shí)加速度與合外力的關(guān)系，還需測(cè)量的物理量是D；
A．木板的長(zhǎng)度L   B．小車(chē)的質(zhì)量M      C．沙子的質(zhì)量m   D．紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離
③某次實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，所有操作合乎規(guī)范，沙和沙桶的最大質(zhì)量與小車(chē)的質(zhì)量差不多．作出實(shí)驗(yàn)的a-F_合圖象，在如圖2給出的甲、乙、丙、丁四條圖線中，與實(shí)驗(yàn)圖象最接近的是乙圖線．

Answer 1

分析 （1）對(duì)小車(chē)進(jìn)行受力分析即可確定小車(chē)受到的合外力的大�。�
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)的公式分析即可；
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理圖，分析沙捅的質(zhì)量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響即可；

解答 解：（1）小車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)受到重力、支持力、阻力與兩個(gè)繩子上的拉力，阻力與重力沿斜面向下的分力平衡，所以小車(chē)受到的合外力等于拉力的2倍，即2F．
（2）小車(chē)在斜面上做加速運(yùn)動(dòng)，aT²=△x ①，由于是研究質(zhì)量不變時(shí)加速度與合外力的關(guān)系，看F∝a是否成立，所以不需要測(cè)量小車(chē)的質(zhì)量；同時(shí)，公式①與斜面的長(zhǎng)度以及紗筒的質(zhì)量均無(wú)關(guān)．故也不需要測(cè)量，①公式與小車(chē)的位移有關(guān)，需要測(cè)量紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離．故D正確．
故選：D
（3）該實(shí)驗(yàn)中使用力傳感器來(lái)測(cè)量力，所以對(duì)紗筒與小車(chē)的質(zhì)量關(guān)系沒(méi)有要求，測(cè)量的結(jié)果應(yīng)該是過(guò)原點(diǎn)的直線．故乙圖線是正確的．
故答案為：（1）2F；（2）D；（3）乙

點(diǎn)評(píng) 這個(gè)是課本參考實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)版，用這種方法可以準(zhǔn)確得到小車(chē)受到的合外力，而不需要用重物的重力來(lái)近似代替，是一個(gè)比課本參考方案更好的辦法，題目?jī)r(jià)值很高．