Question

某同學(xué)設(shè)計了一個“探究加速度與物體所受合力F及質(zhì)量m的關(guān)系”實驗．如圖a為實驗裝置簡圖，A為小車；B為電火花計時器，接220V，50Hz的交流電源；C為鉤碼；D為一端帶有定滑輪的長方形木板，實驗中可以認(rèn)為細(xì)繩對小車的拉力F等于鉤碼的總重量．

（1）（圖（b）為某次實驗得到的紙帶，該同學(xué)由紙帶上的打點(diǎn)每兩個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)，得到A、B、C、D、E幾個計數(shù)點(diǎn)，測量得相鄰計數(shù)點(diǎn)間的長度如圖中所示．則根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為

1.5

m/s²．（保留兩位有效數(shù)字）
（2）在“探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系”時，應(yīng)保持鉤碼的重量不變，改變小車質(zhì)量；在“探究加速度與力的關(guān)系”時，應(yīng)保持小車的質(zhì)量不變，改變鉤碼的重量．這樣的研究方法稱為

控制變量法

．
（3）在“探究加速度與力的關(guān)系”時，保持小車的質(zhì)量不變，改變鉤碼的質(zhì)量，該同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了加速度a與拉力F的關(guān)系圖線如圖（c），該圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)，試分析圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因．答：

沒有平衡摩擦力

．

Answer 1

分析：運(yùn)用勻變速直線運(yùn)動的公式△x=at²去求解加速度．
實驗要探究三個變量之間的關(guān)系，應(yīng)采用控制變量法研究．
根據(jù)圖象你會發(fā)現(xiàn)直線沒過原點(diǎn)，當(dāng)F≠0時，a=0．也就是說當(dāng)繩子上有拉力時小車的加速度還為0，說明小車的摩擦力與繩子的拉力抵消呢．

解答：解：（1）該同學(xué)由紙帶上的打點(diǎn)每兩個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)，說明相鄰的兩個計數(shù)點(diǎn)時間間隔為0.04s
運(yùn)用勻變速直線運(yùn)動的公式△x=at²
由于相鄰的時間間隔位移之差不等，我們可以采用逐差法求解．
a=

xCE-xAC

4T2

=

0.00553-0.00457

4×(0.04)2

m/s²=1.5m/s²
（2）實驗要探究三個變量之間的關(guān)系，應(yīng)采用控制變量法研究．
（3）根據(jù)圖象你會發(fā)現(xiàn)直線沒過原點(diǎn)，當(dāng)F≠0時，a=0．也就是說當(dāng)繩子上有拉力時小車的加速度還為0，說明小車的摩擦力與繩子的拉力抵消呢．該組同學(xué)實驗操作中遺漏了平衡摩擦力這個步驟．
故答案為：（1）1.5
（2）控制變量
（3）沒有平衡摩擦力

點(diǎn)評：運(yùn)用勻變速直線運(yùn)動的公式處理紙帶的問題是力學(xué)實驗里常見的問題，紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動，利用勻變速直線運(yùn)動的推論可求加速度．由于相鄰的時間間隔位移之差不等，我們可以采用逐差法求解．即a=

(x3+x4)-(x1+x2)

4T2

．
該實驗的重要一步就是平衡摩擦力，使得小車的合力近似等于砝碼和盤得總重力．