Question

10．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中：
（1）對于本實驗，以下說法中正確的是CD
A．砂和桶的總質(zhì)量要遠大于小車的總質(zhì)量
B．每次改變小車質(zhì)量后，需要重新平衡摩擦力
C．本實驗主要采用控制變量的方法來研究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系
D．在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，作出a-$\frac{1}{m}$圖象容易更直觀判斷出二者間的關(guān)系
（2）某同學(xué)在接通電源進行實驗之前，將實驗器材組裝如圖1所示，下列對此同學(xué)操作的判斷正確的是BCD
A．打點計時器不應(yīng)固定在長木板的最右端，而應(yīng)固定在靠近定滑輪的那端
B．打點計時器不應(yīng)使用干電池，而應(yīng)使用交流電源
C．不應(yīng)將長木板水平放置，而應(yīng)在右端墊起合適的高度，平衡摩擦力
D．小車初始位置不應(yīng)離打點計時器太遠，而應(yīng)靠近打點計時器放置

（3）改正實驗裝置后，該同學(xué)順利地完成了實驗．在某條紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計數(shù)點．其相鄰點間還有4個點未畫出．其中S₁=7.05cm、S₂=7.67cm、S₃=8.29cm、S₄=8.91cm、S₅=9.53cm、S₆=10.15cm．那么，小車運動的加速度為0.62  m/s²（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．
（4）若在實驗中保持拉力不變，得到了小車加速度隨質(zhì)量變化的一組數(shù)據(jù)，如下表所示：

實驗次數(shù)	加速度 a/m•s-2	小車與砝碼總質(zhì)量 m/kg	小車與砝碼總質(zhì)量的倒數(shù) m-1/kg-1
1	0.32	0.20	5.0
2	0.25	0.25	4.0
3	0.21	0.30	3.3
4	0.18	0.35	2.9
5	0.16	0.40	2.5

請你在如圖3的方格紙中建立合適坐標(biāo)并畫出能直觀反映出加速度與質(zhì)量關(guān)系的圖線．
（5）若保持小車質(zhì)量不變，改變砂和砂桶質(zhì)量，某同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了加速度a隨合力F的變化圖線如圖4所示．此圖中直線發(fā)生明顯彎曲的原因是隨著F的增大，不再滿足砂和桶的總質(zhì)量遠小于小車的總質(zhì)量．

Answer 1

分析 （1）明確實驗原理，正確對實驗進行數(shù)據(jù)處理和了解具體操作的含義；
（2）打點計時器應(yīng)固定在沒有定滑輪的一端，打點計時器使用交流了電；實驗時應(yīng)平衡摩擦力；開始時小車應(yīng)靠近打點計時器．
（3）根據(jù)逐差法可以算出小車的加速度．
（4）根據(jù)牛頓第二定律可知，加速度和質(zhì)量成反比，故應(yīng)該做a-$\frac{1}{m}$圖象；采用描點法作圖即可；
（5）直線發(fā)生明顯彎曲的原因是砂和桶的總質(zhì)量沒有遠小于小車的總質(zhì)量．

解答 解：（1）A、砂和桶的總質(zhì)量要遠小于小車的總質(zhì)量，故A錯誤；
B、每次改變小車質(zhì)量后，不需要重新平衡摩擦力，因為動摩擦力因數(shù)與傾角沒變，故B錯誤；
C、實驗主要采用控制變量的方法，來研究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，故C正確；
D、探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，作出a-$\frac{1}{m}$圖象，容易更直觀判斷出二者間的關(guān)系，故D正確；
故選：CD．
（2）打點計時器使用的是交流電源，而干電池是直流電源；接通電源前，小車應(yīng)緊靠打點計時器，而在該圖中小車初始位置離打點計時器太遠；應(yīng)在右端墊起合適的高度，平衡摩擦力；
A、打點計時器應(yīng)固定在長木板的最右端，故A錯誤；
B、打點計時器不應(yīng)使用干電池，而應(yīng)使用交流電源，故B正確；
C、不應(yīng)將長木板水平放置，而應(yīng)在右端墊起合適的高度，平衡摩擦力，故C正確；
D、小車初始位置不應(yīng)離打點計時器太遠，而應(yīng)靠近打點計時器放置，故D正確；
所以選：BCD．
（3）相鄰點間還有4個點未畫出，因此相鄰計數(shù)點之間的時間間隔為T=0.1s．
根據(jù)△x=aT²得：
x₆-x₃=3a₁T²
x₅-x₂=3a₂T²
x₄-x₁=3a₃T²
a=$\frac{{a}_{1}+{a}_{2}+{a}_{3}}{3}$=$\frac{（{x}_{4}+{x}_{5}+{x}_{6}）-（{x}_{1}+{x}_{2}+{x}_{3}）}{9{T}^{2}}$
代入數(shù)據(jù)得：a=$\frac{（8.91+9.53+10.15）-（7.05+7.67+8.29）}{9×0．{1}^{2}}×1{0}^{-2}$=0.62m/s²
（4）在合外力保持不變時，物體的加速度與物體的質(zhì)量成反比；
故作出加速度與小車質(zhì)量倒數(shù)的關(guān)系圖象，如圖所示；

（5）圖中直線發(fā)生明顯彎曲的原因是：隨著F的增大，不再滿足砂和桶的總質(zhì)量遠小于小車的總質(zhì)量；
故答案為：
（1）CD；（2）BCD；  （3）0.62；
（4）如上圖所示；
（5）隨著F的增大，不再滿足砂和桶的總質(zhì)量遠小于小車的總質(zhì)量．

點評 關(guān)鍵明確用圖想法處理數(shù)據(jù)時，要作直線，直線較為形象直觀．驗證牛頓第二定律實驗應(yīng)采用控制變量法，掌握描點法作圖的方法、實驗注意事項即可正確解題．