Question

13．圖1為“探究加速度與力、質量的關系”實驗裝置示意圖．實驗小組利用此裝置來探究：在外力一定的條件下，物體的加速度與其質量間的關系．圖中打點計時器的電源為50Hz的交流電源．

①本實驗應用的實驗方法是A
A．控制變量法      B．理想實驗法
②下列說法中正確的是D
A．在探究加速度與質量的關系時，應改變拉力的大小
B．在探究加速度與力的關系時，應該改變小車的質量
C．在探究加速度a與質量m的關系時，為了直觀判斷二者間的關系，應作出a-m圖象
D．當小車的質量遠大于砝碼盤和砝碼的總質量時，才能近似認為細線對小車的拉力大小等于砝碼盤和砝碼的總重力大小
③圖2是試驗中得到的一條紙帶，兩個相鄰計數(shù)點的間距為s₁、s₂．由圖可讀出s₁=2.36cm，由此求得加速度的大小 a=1.28m/s²．（保留小數(shù)點后兩位有效數(shù)字）
④圖3為實驗小組以細線對小車的拉力F為橫坐標，小車的加速度a為縱坐標，在坐標紙上作出a-F關系圖線．圖線不過原點的主要原因是平衡摩擦力時長木板的傾角過�。ㄌ睢斑^大”或“過小”）．

Answer 1

分析 ①由于該實驗涉及的物理量較多，因此該實驗采用的是控制變量法研究加速度、質量、合力三者之間的關系；
②解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項．
③由圖示刻度尺讀出兩計數(shù)點間的距離；根據(jù)勻變速運動的推論△x=at²求出小車的加速度．
④根據(jù)圖象的特點，當F≠0時，加速度仍然為零，說明合力為零，原因是沒有平衡摩擦力，或平衡的不夠．

解答 解：①該實驗是探究加速度與力、質量的三者關系，研究三者關系必須運用控制變量法，故BC錯誤，A正確．
故選：A．
②A、該實驗采用的是控制變量法研究，即保持一個量不變，研究其他兩個量之間的關系，在探究加速度與質量的關系時，應保持拉力的大小不變，故A錯誤；
B、在探究加速度與外力的關系時，應該保持小車的質量不變，故B錯誤；
C、要直觀的反映兩個量之間的關系，可以通過作圖來解決．但是只有作出一條直線，才可以直觀的反映兩個變量之間的關系．在探究加速度a與質量m的關系時，為了直觀判斷二者間的關系，應作出a-$\frac{1}{m}$圖象，故C錯誤；
D、設小車的質量為M，砝碼盤和砝碼的質量為m，設繩子上拉力為F，對小車根據(jù)牛頓第二定律有：
F=Ma ①
對砝碼盤和砝碼有：mg-F=ma ②
$F=\frac{mgM}{M+m}=\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，由此可知當M＞＞時，砝碼盤和砝碼的重力等于繩子的拉力，故D正確．
故選：D
③由圖示紙帶可知，s₁=3.56cm-1.20cm=2.36cm，s₂=7.20cm-3.56cm=3.64cm，計數(shù)點間的時間間隔t=0.02×5=0.1s，
由△x=at²得：加速度a=$\frac{{s}_{2}-{s}_{1}}{{t}^{2}}=\frac{0.0364-0.0236}{0.01}$≈1.28m/s²；
④由圖象可知，當F≠0時，加速度仍然為零，說明沒有平衡摩擦力或摩擦力平衡不足，即平衡摩擦力時長木板的傾角過小．
故答案為：①A；②D；③2.36；1.28；④過小

點評 解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項，然后熟練應用物理規(guī)律來解決實驗問題，注意探究加速度與力、質量的關系時，要保證盤與砝碼的質量遠小于小車的總質量；實驗時要平衡摩擦力．