Question

现要验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律。给定的器材如下：一倾角可以调节的长斜面（如图）、小车、计时器一个、米尺。

⑴填入适当的公式或文字，完善以下实验步骤（不考虑摩擦力的影响）：

①让小车自斜面上方一固定点A₁从静止开始下滑到斜面底端A₂，记下所用的时间t。

②用米尺测量A₁与A₂之间的距离s，则小车的加速度a＝             。

③用米尺测量A₁相对于A₂的高度h，设小车所受重力为mg，则小车所受的合外力F＝                。

④改变              ，重复上述测量。

⑤以h为横坐标，1/t²为纵坐标，根据实验数据作图。如能得到一条过原点的直线，则可验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律。

⑵在探究如何消除上述实验中摩擦阻力影响的过程中，某同学设计的方案是：

①调节斜面倾角，使小车在斜面上匀速下滑。测量此时A₁点相对于斜面底端A₂的高度h₀。

②进行⑴中的各项测量。

③计算与作图时用（h－h₀）代替h

对此方案有以下几种评论意见：

A．方案正确可行。

B．方案的理论依据正确，但利用所给的器材无法确定小车在斜面上是否做匀速运动。

C．方案的理论依据有问题，小车所受摩擦力与斜面倾角有关。

其中合理的意见是               。

Answer

⑴②；③；④斜面倾角（或填h的数值）；⑵ C。

【解析】

试题分析：（1）②题中初速度为0，位移为s，时间为t，则根据公式x=at2计算出加速度的大小为a=；③题中不考虑摩擦的影响，故重力沿斜面方向的分力即为小车受到的合外力，设斜面与水平面的夹角为θ，则F=mg×sinθ=；④由于该题探究的是“物体运动的加速度与它所受的合外力的关系”故需要改变合力，则这一步应该改变斜面的倾角或者改变h的数值，以达到改变合外力的目的，以取得不同合外力情况下的加速度的值，看它们是否还成正比；如果考虑摩擦力的存在，就需要平衡摩擦力，但摩擦力的大小与斜面的倾角是有关系的，故这样做的理论依据就是不正确的，故C是正确的。

考点：探究在质量一定时，加速度与合外力成正比的实验创新。