Question

如圖為某同學(xué)設(shè)計(jì)的“探究加速度與物體所受合力及質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖，A為小車(chē)，B為電火花計(jì)時(shí)器，C為裝有砝碼的小桶，D為一端帶有定滑輪的長(zhǎng)方形木板。在實(shí)驗(yàn)中細(xì)繩對(duì)小車(chē)?yán)��?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/gzwl/web/STSource/2013090213213659851517/SYS201309021322056533399730_ST.files/image001.png">等于砝碼和小桶的總重力，小車(chē)運(yùn)動(dòng)加速度可用紙帶上的點(diǎn)求得。

（1）為了研究加速度跟力和質(zhì)量的關(guān)系，應(yīng)該采用的研究實(shí)驗(yàn)方法是__________。

A．控制變量法         B．假設(shè)法

C．理想實(shí)驗(yàn)法         D．圖象法

（2）關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法中不正確的是　  　。

A．砝碼和小桶的總質(zhì)量要遠(yuǎn)大于小車(chē)的質(zhì)量

B．為消除摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，可以把木板D的左端適當(dāng)墊高

C．電火花計(jì)時(shí)器使用交流電源

D．木板D的左端被墊高后，圖中細(xì)線(xiàn)應(yīng)保持與木板平行

（3）圖是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)（圖中未標(biāo)出），計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可得出表格1中空白處的數(shù)據(jù)應(yīng)是         。

表格1

計(jì)數(shù)點(diǎn)	1	2	3	4	5	6
瞬時(shí)速度/( m·s-1)	0.165	0.215		0.314	0.364	0.413

由紙帶求出小車(chē)的加速度=            m/s^２ （加速度保留2位有效數(shù)字）

（4）在“探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)，保持砝碼和小桶質(zhì)量不變，改變小車(chē)質(zhì)量，分別測(cè)得小車(chē)的加速度與對(duì)應(yīng)的質(zhì)量數(shù)據(jù)如表格2。

表格2

次數(shù)	1	2	3	4	5
小車(chē)的加速度a/( m·s-2)	1.25	1.00	0.80	0.50	0.40
小車(chē)的質(zhì)量m/kg	0.400	0.500	0.625	1.000	1.250
小車(chē)質(zhì)量的倒數(shù)m-1/kg-1	2.50	2.00	1.60	1.00	0.80

利用表格2中的數(shù)據(jù)，在圖所示的坐標(biāo)紙中作出與關(guān)系的圖像。

（5）上題中該小車(chē)受到的拉力為       N。

 

Answer 1

【答案】

（1）A（2）A （3）0.264 、0.50（或0.49）  

（4）如圖所示。

(5) 0.50

【解析】

試題分析：解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和注意事項(xiàng)．

該實(shí)驗(yàn)采用的是控制變量法研究，其中加速度、質(zhì)量、合力三者的測(cè)量很重要．加速度利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量計(jì)算，質(zhì)量利用天平測(cè)量，為消除摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，可以把木板D的左端適當(dāng)墊高，砝碼和小桶的總重力要遠(yuǎn)小于小車(chē)的重力，可使小車(chē)的合力近似等于砝碼和小桶的總重力來(lái)測(cè)量．

（1）為了研究加速度跟力和質(zhì)量的關(guān)系，需要固定一個(gè)量不變，研究另外兩個(gè)量的關(guān)系，采用的研究實(shí)驗(yàn)方法是控制變量法，故選A。

（2）該實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象是小車(chē)，采用控制變量法研究．當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，研究小車(chē)的加速度和小車(chē)所受合力的關(guān)系．為消除摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，可以把木板D的左端適當(dāng)墊高，以使小車(chē)的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小車(chē)的合力就是繩子的拉力．

設(shè)小車(chē)的質(zhì)量為M，砝碼和小桶的質(zhì)量為m，根據(jù)牛頓第二定律得：

對(duì)m：

對(duì)M：

解得： 

當(dāng)m＜＜M時(shí)，即當(dāng)砝碼和小桶的總重力要遠(yuǎn)小于小車(chē)的重力，繩子的拉力近似等于砝碼和小桶的總重力，A錯(cuò)誤。

C、電火花和電磁計(jì)時(shí)器都使用交流電源．故C正確．

D、木板D的左端被墊高后，圖中細(xì)線(xiàn)應(yīng)保持與木板平行，那么小車(chē)的合力就等于繩子的拉力．故D正確。

故選A．．

（3）每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)，說(shuō)明相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為0.1s．

根據(jù)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律知道3點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于2點(diǎn)到4點(diǎn)的平均速度．

，選一段過(guò)程運(yùn)用加速度公式,．

（4）直觀(guān)反映兩個(gè)物理量的關(guān)系是要找出這兩個(gè)量的線(xiàn)性關(guān)系，即畫(huà)出直線(xiàn)圖象．見(jiàn)圖

（5）根據(jù)牛頓第二定律：F=ma得出：上題中該小車(chē)受到的拉力F為0.5N．

考點(diǎn)：探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系．

點(diǎn)評(píng)：書(shū)本上的實(shí)驗(yàn)，我們要從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)這幾點(diǎn)去搞清楚．能夠把所學(xué)的物理規(guī)律運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)問(wèn)題中．紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)推論和，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度和加速度．