Question

15．如圖甲為某同學設計的“探究加速度與物體所受合力F及質量m的關系”實驗裝置簡圖，A為小車，B為電火花計時器，C為裝有砝碼的小桶，D為一端帶有定滑輪的長方形木板，在實驗中細線對小車拉力F等于砝碼和小桶的總重力，小車運動的加速度a可用紙帶上的點求得．

（1）（多選）關于該實驗，下列說法中正確的是ABD．
A．用砝碼和小桶的總重力來表示F，會產生偶然誤差
B．為消除摩擦力對實驗的影響，可以把木板D的左端適當墊高
C．使用電火花計時器時先使紙帶運動，再接通電源
D．木板D的左端被墊高后，圖中細線應保持與木板表面平行
（2）圖乙是實驗中獲取的一條紙帶的一部分，其中0、1、2、3、4是計數(shù)點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點（圖中未標出），計數(shù)點間的距離如圖所示，由紙帶求出小車的加速度的大小a=0.50　m/s²．（加速度a的計算結果保留2位有效數(shù)字），計時器使用50Hz的交流電．
（3）在“探究加速度與質量的關系”時，保持砝碼和小桶質量不變，改變小車質量m，分別測得小車的加速度a與對應的質量m數(shù)據(jù)如表：

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

利用表中數(shù)據(jù)，在丙圖坐標紙中選擇合適物理量為坐標軸建立坐標系，作出能直觀反映a與m關系的圖象．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)探究加速度與物體所受合力F及質量m的關系實驗操作以及注意事項進行判斷；
（2）每相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點，故相鄰計數(shù)點的間隔是0.1s，再利用逐差法求出小車的加速度；
（3）要想直觀作出反映a與m關系的圖象，需要作出a-$\frac{1}{m}$圖線，根據(jù)表中數(shù)據(jù)描點連線即可．通過作出的圖象得出實驗結論．

解答 解：（1）A、砝碼和小桶的總重力不僅使小車獲得加速度，也使砝碼和小桶自身獲得加速度，故小車受到的拉力要小于砝碼和小桶的總重力，所以用砝碼和小桶的總重力來表示F，對實驗結果會產生誤差，A正確；
B、為消除摩擦力對實驗的影響，試驗前需要先平衡摩擦力，具體方法是將木板D的左端適當墊高，B正確；
C、實驗時應先接通電源，后釋放紙帶，C錯誤；
D、細線與木板平行時，可以使細線對小車的拉力全部用來使小車獲得加速度，從而減小實驗誤差，D正確；
故選：ABD．
（2）用逐差法求小車運動的加速度
a=$\frac{（{x}_{3}+{x}_{4}）-（{x}_{1}+{x}_{2}）}{4{T}^{2}}$=$\frac{（2.40+2.88-1.40-1.89）×1{0}^{-2}}{4×（0.1）^{2}}m/{s}^{2}$=0.50m/s²
（3）要想直觀作出反映a與m關系的圖象，需要作出a-$\frac{1}{m}$圖線，如圖所示

從圖象可得：在合外力一定時，物體的加速度與物體的質量成反比．
故答案為：（1）ABD；  （2）0.50；  如圖所示．

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．另外要掌握利用逐差法處理紙帶有關問題．