Question

14．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中：
（1）為了探究加速度與力的關(guān)系，應(yīng)保持質(zhì)量質(zhì)量不變，為了直觀地判斷加速度a與力F的數(shù)量關(guān)系，應(yīng)作出a-F圖象（選填“a-F”或“a-$\frac{1}{F}$”）；為了探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，應(yīng)保持力一定力力，為了直觀地判斷加速度a與質(zhì)量m的數(shù)量關(guān)系，應(yīng)作a-$\frac{1}{m}$圖象（選填“a-m”或“a-$\frac{1}{m}$”）；
（2）某同學(xué)采用了如圖1所示的實驗裝置，為了使實驗中能將砝碼和砝碼盤的總重力當作小車受到的合外力，以下步驟必須采用的有BC
A．保證小車下面的長木板水平放置
B．將小車下面的長木板右端適當墊高以平衡摩擦力
C．使小車質(zhì)量遠遠大于砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量
D．使小車質(zhì)量遠遠小于砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量
（3）如圖2為某次實驗得到的紙帶，實驗數(shù)據(jù)如圖，圖中相鄰計數(shù)點之間還有4個點未畫出，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為0.510m/s²；打D點時速度大小為0.747m/s；（保留三位有效數(shù)字）加速度方向為向左（填向左、向右）．
（4）該同學(xué)把砝碼和砝碼的總重量作為小車的拉力，并依次測出了小車的加速度．然后畫出了如圖3所示的圖象，該圖象雖是一條直線，但不通過坐標原點．原因是：沒有平衡摩擦或平衡不夠．

Answer 1

分析 （1）“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中，研究三者關(guān)系必須運用控制變量法，正確理解控制變量法的應(yīng)用即可解答；
（2）理解該實驗的實驗原理和數(shù)據(jù)處理以及注意事項，知道實驗誤差的來源．
（3）紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的兩個推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度．
（4）當F≠0時，a=0．也就是說當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．該同學(xué)實驗操作中遺漏了平衡摩擦力這個步驟．

解答 解：（1）為了直觀地判斷加速度a與質(zhì)量F的數(shù)量關(guān)系及a與m的數(shù)量關(guān)系，應(yīng)作出直線圖形．
所以該同學(xué)要探究小車的加速度a和力F的關(guān)系，應(yīng)該保持質(zhì)量M不變；作出a-F圖象；
探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，應(yīng)該保持細線對車的拉力F不變，做出a-$\frac{1}{m}$圖象；
（2）A、該實驗要平衡摩擦力，讓繩子的拉力等于合外力，所以要將小車下面的長木板右端適當墊高以平衡摩擦力，故A錯誤，B正確；
C、當砝碼和砝碼盤的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量時才可以用砝碼和砝碼盤的重力來表示小車的拉力，故C正確，D錯誤．
（3）相鄰計數(shù)點之間還有4個點未畫出，說明相鄰的計數(shù)點時間間隔為0.1s，
由圖2可知，相鄰兩個計數(shù)點之間的位移差是個定值，△x=0.0772-0.0721=0.0051m
利用勻變速直線運動的兩個推論得出：
a=$\frac{△x}{{T}^{2}}=\frac{0.0051}{0.01}$=0.510m/s²
v_D=$\frac{x}{t}$=$\frac{0.0721+0.0772}{0.2}$=0.747m/s
從紙帶上看出向左做勻加速直線運動，所以加速度的方向向左．
（4）從上圖中發(fā)現(xiàn)直線沒過原點，當F≠0時，a=0．也就是說當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．該同學(xué)實驗操作中遺漏了平衡摩擦力這個步驟．所以原因是沒有平衡摩擦力或摩擦力平衡不夠．
故答案為：（1）a-F，a-$\frac{1}{m}$；（2）BC；  （3）0.510；0.747；向左；（4）沒有平衡摩擦或平衡不夠

點評 對于實驗我們要明確實驗原理、具體實驗操作以及數(shù)據(jù)處理等，同時要清楚每一項操作存在的理由，比如為什么要平衡摩擦力，為什么要先接通電源后釋放紙帶等．