用如图1所示的实验装置做“探究加速度与力、质量关系”的实验：（1）面列出了一些实验器材：电磁打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫块、小车和砝码、砂和砂桶．除以上器材外，

Question

用如图1所示的实验装置做“探究加速度与力、质量关系”的实验：
（1）面列出了一些实验器材：
电磁打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫块、小车和砝码、砂和砂桶．除以上器材外，还需要的实验器材有：___．（多选）
A．天平（附砝码）
B．秒表
C．刻度尺（最小刻度为mm）
D．低压交流电源
（2）实验中，需要平衡小车和纸带运动过程中所受的阻力，正确的做法是___．
A．小车放在木板上，把木板一端垫高，调节木板的倾斜程度，使小车在不受绳的拉力时沿木板做匀速直线运动．
B．小车放在木板上，挂上砂桶，把木板一端垫高，调节木板的倾斜程度，使小车在砂桶的作用下沿木板做匀速直线运动．
C．小车放在木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器．把木板一端垫高，调节木板的倾斜程度，使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿木板做匀速直线运动．
（3）实验中，为了保证砂和砂桶所受的重力近似等于使小车做匀加速运动的拉力，砂和砂桶的总质量m与小车和车上砝码的总质量M之间应满足的条件是___．这样，在改变小车上砝码的质量时，只要砂和砂桶质量不变，就可以认为小车所受拉力几乎不变．
（4）如图2为某次实验纸带，在相邻两计数点间都有四个打点未画出，用刻度尺测得：
S₁=0.55cm，S₂=0.94cm，S₃=1.35cm，S₄=1.76cm，S₅=2.15cm，S₆=2.54cm．

①相邻两计数点间的时间间隔为___ s；
②计数点“6”和“7”的位移S₇比较接近于___（填“A、B、C、D”序号）
A．2.76cm      B.2.85cm      C.2.96cm       D.3.03cm
③打下“3”点时小车的瞬时速度v₃=___ m/s；小车的加速度a=___ m/s²．（计算结果均保留2位有效数字）
（5）某小组在研究“外力一定时，加速度与质量的关系”时，保持砂和砂桶质量不变，改变小车质量M，分别记录小车加速度a与其质量M的数据．在分析处理数据时，该组同学产生分歧：甲同学认为根据实验数据可以作出小车加速度a与其质量M的图象，如图3（甲），然后由图象直接得出a与M成反比．乙同学认为应该继续验证a与其质量倒数1/M是否成正比，并作出小车加速度a与其质量倒数1/M的图象，如图3（乙）所示．你认为同学___（选填“甲”或“乙”）的方案更合理．

（6）另一小组在研究“小车质量一定时，加速度与质量的关系”时，用改变砂的质量的办法来改变对小车的作用力F，然后根据测得的数据作出a-F图象，如图4所示．发现图象既不过原点，末端又发生了弯曲，可能原因是___．
A．平衡摩擦力时，木板的倾斜角度过大，且砂和砂桶的质量较大
B．平衡摩擦力时，木板的倾斜角度过小，且砂和砂桶的质量较大
C．没有平衡摩擦力，且小车质量较大
D．平衡摩擦力时，木板的倾斜角度过小，且小车质量较大．

Answer 1

（1）本实验目的是探究加速度与力、质量关系，用砂桶的重力代表小车受到的合外力，需要用天平测砂桶和小车的质量，故A正确；打点计时器的工作电源为低压交流电源（6V以下），工作频率为50Hz，周期为0.02s，可以计时，不需要秒表，故选D，不选B项；
打点计时器打下纸带，需用刻度尺测量距离，以求加速度和瞬时速度，故选C
故选：ACD
（2）平衡摩擦力的方法是用重力沿斜面向下的分力来抵消摩擦力的作用，具体做法是：将小车轻纺（静止）在长木板上，挂好纸带（纸带和打点计时器的限位孔之间有摩擦力）、不挂砂桶，将长木板靠近打点计时器的一端适当垫高，形成斜面，轻推小车，使小车做匀速运动（纸带上两点的距离相等）即可，故C正确；
（3）砂桶和小车一起运动，根据牛顿第二定律，对砂桶：mg-F=ma，对小车：F=Ma，可得小车受到的拉力F=(Mmg)/(M+m)
本实验用砂桶的重力代表小车受到的合外力（拉力），由F=(M)/(M+m)•mg=(mg)/(1+(m)/(M))，可知，F<mg，只有m<<M时，才有F≈mg，所以砂和砂桶的总质量m与小车和车上砝码的总质量M之间应满足的条件是m<<M
（4）①打点计时器的工作周期为

T

0

=0.02s，相邻两计数点间都有四个打点未画出，所以两计数点之间的时间间隔为T=5

T

0

=5×0.02s=0.1s
根据匀变速直线运动的规律：a=(△s)/(T2)=(s7-s6)/(T2)=(s6-s5)/(T2)，可知

s

7

=2

s

6

-

s

5

=2×2.54-2.15=2.93cm，比较接近2.96cm，故选C项．
（5）反比例关系不容易根据图象判定，而正比例关系容易根据图象判定，故应该建立小车加速度a与小车质量的倒数(1)/(M)关系图象，故应选乙方案．
（6）图象与横轴相交，说明需要用拉力平衡摩擦力，即没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够；由（3）可知，小车受到的拉力F=(mg)/(1+(m)/(M))，当m<<M时，即砂桶总重力远小于小车的重力，绳子的拉力近似等于砂桶的总重力，小车的加速度a与拉力F成正比，如果砂和小桶的总质量太大，小车受到的拉力明显小于砂桶重力，加速度与砂桶重力（小车受到的合力）不成正比，a-F图象发生弯曲，不再是直线，故B正确；
故答案为：（1）ACD   （2）C   （3）m<<M   （4）①0.1 ②0.16  ③0.40   （5）乙   （6）B