Question

某同學在用如圖甲所示的裝置做“探究加速度與物體受力的關系”實驗時，
（1）該同學在實驗室找到了一個小正方體木塊，用實驗桌上的一把游標卡尺測出正方體木塊的邊長，如圖乙所示，則正方體木塊的邊長為

 

cm；
（2）接著用這個小正方體木塊把小車軌道的一端墊高，通過速度傳感器發(fā)現小車剛好做
勻速直線運動．設小車的質量為M，正方體木塊的邊長為a，并用刻度尺量出圖中AB的距離為l（a＜l且已知θ很小時tanθ≈sinθ），則小車向下滑動時受到的摩擦力為

 

（3）然后用細線通過定滑輪掛上重物讓小車勻加速下滑，不斷改變重物的質量m，測出對應的加速度a，則下列圖象中能正確反映小車加速度a與所掛重物質量m的關系的是

 

Answer 1

分析：（1）根據游標卡尺讀數的方法直接讀數即可；
（2）對小車進行受力分析，根據平衡關系及幾何關系即可求解；
（3）隨著m的逐漸增大，當小桶與砂子的質量為m變大后不能滿足m＜＜M的條件，圖象就會發(fā)生彎曲．

解答：解：（1）由圖乙可以讀出正方體木塊的邊長為：a=31mm+10×0.05mm=31.50mm=3.150cm；
（2）設此時木板與水平面的夾角為θ，小車剛好做勻速直線運動，所以小車受力平衡，則有：
f=Mgsinθ
根據幾何關系可知：sinθ=

a

l

所以f=

Mga

l

（3）設小車與砝碼的質量為M，小桶與砂子的質量為m，根據牛頓第二定律得：
對m：mg-F_拉=ma
對M：F_拉=Ma
解得：F_拉=

mMg

m+M

=

mg

1+ m M

當m＜＜M時，繩子的拉力近似等于砂和砂桶的總重力．所以剛開始a-m圖象是一條過原點的直線，
當小桶與砂子的質量為m變大后不能滿足m＜＜M的條件，圖象彎曲，且加速度增大的速度變慢，故選C
故答案為：（1）3.150；（2）

Mga

l

；（3）C．

點評：要求同學們增大游標卡尺讀數的方法，掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數據處理以及注意事項．