Question

（1）如图甲所示，在“验证力的平行四边形定则”的实验中，某同学进行实验的主要步骤是：将橡皮筋的一端固定在木板上的A点，另一端拴上两根绳套，每根绳套分别连着一个弹簧测力计．第一次沿着两个方向拉弹簧测力计，将橡皮筋的活动端拉到某一位置，将该位置标记为O点，读取此时弹簧测力计的示数，分别记录为F1、F2，并用笔在两绳的拉力方向上分别标记a、b两点，分别将其与O点连接，表示两力的方向．第二次用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至O点，记录其拉力F的大小并用上述方法记录其方向．

①两次用弹簧测力计将橡皮筋的活动 端都要拉至O点，这样做的目的是______
②图乙是在白纸上根据实验结果作出的力的图示，其中______是F1和F2合力的实际测量值．（填F或F'）
③这位同学在实验中确定分力方向时，图甲所示的a点标记得不妥，其原因是______
（2）在”验证牛顿运动定律”的实验中，以下做法错误的是______．
A．平衡摩擦力时，应将小盘用细绳通过定滑轮系在小车上
B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力
C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器电源
D．求小车运动的加速度时，可用天平测出小盘的质量m′以及小车质量M，直接用公式a=g求出
（3）某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验，图（a）为实验装置简图．（交流电的频率为50Hz，打点时间间隔为0.02秒）
①图（b）为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为______m/s2．（保留二位有效数字）
②保持砂和砂桶质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m及对应的数据，如何利用这些数据才能比较直观地确定小车加速度a与质量m之间的关系呢？
 
③保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，甲、乙两位同学根据实验数据分别作出了加速度a随合力F的变化图线如图（c）、（d）所示．图（c）中的图线上部出现了弯曲偏离了原来的直线，其主要原因是______．图（d）中的图线不通过原点，其主要原因是______．

Answer

（1）本实验目的验证力的平行四边形定则，两次橡皮条必须沿相同方向拉到相同的位置，使两个拉力与一个拉力效果相同．直接由作图得到的合力是理论值，由弹簧称测量出的合力是实际值．
（2）在”验证牛顿运动定律”的实验中，要使绳子拉力等于小车的合力，必须平衡摩擦力，由重力沿斜面向下的分力平衡滑动摩擦力，所以平衡摩擦力，细绳不系在小车上．本实验是验证牛顿第二定律，而不是应用定律解题，不能牛顿第二定律求加速度．
（3）①对于纸带，根据匀变速直线运动的推论△x=aT2，求解加速度．
     ②小车加速度a与质量m之间的关系时，如直接作a-m图象，是曲线，不方便判断它们之间的关系．如作a-图象是直线，便于直观分析a与m的关系．
     ③c图：当砂和砂桶的质量远小于车的质量时，砂桶重力代替绳子拉力，加速度与拉力成正比．随着砂桶质量增大，破坏了这个条件，实际拉力比砂桶重力小得多，桶实际的加速度比理论值小得多，图线向下弯曲．
       d图：当拉力F达到一定值后，小车才产生加速度，说明存在摩擦力的影响．
【解析】
（1）①每次将橡皮筋的活动端都要拉至O点，要保证前后两次拉力的效果相同，合力与分力效果达到相同．
         ②F是由弹簧称测量出的合力，是合力的实际值．F′是由F1、F2作出的合力，是合力的理论值．
         ③o、a两点距离太近，画力的方向时容易产生较大的误差．
    （2）A、平衡摩擦力是指重力沿斜面的分力平衡摩擦力，所以平衡摩擦力时，不应将小盘用细绳通过定滑轮系在小车上．故A错误．
         B、因为μmgcosα=mgsinθ，得到μgcosθ=gsinθ，与质量无关．所以每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力．故B正确．
          C、实验时，先接通打点计时器电源，再放开小车，防止前一段纸带空白．故C错误．
          D、本实验目的是验证牛顿运动定律，并不知道加速度与作用力和质量的关系，不能牛顿第二定律求加速度，否则犯了逻辑循环错误．
本题选错误的，故选ACD．
      （3）①a=≈3.2m/s2
           ②作加速度与小车质量倒数之间的关系图象，比较直观地确定小车加速度a与质量m之间的关系．
           ③砂和砂桶的质量没有远小于车的质量，实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够．
本题答案是
（1）、①保证前后两次作用力的效果相同   
       ②F  
       ③o、a两点距离太近，画力的方向时容易产生误差    
（2）ACD       
（3）、①、3.2
       ②作加速度与小车质量倒数之间的关系图象（或作a与1/m的关系图象）
       ③砂和砂桶的质量没有远小于车的质量，实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够