Question

11．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，采用如圖a所示的裝置．
（1）下列說法中正確的是C．

A．探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，應(yīng)改變拉力的大小
B．探究加速度與外力的關(guān)系時(shí)，應(yīng)該改變小車的質(zhì)量
C．探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系時(shí)，為了直觀判斷二者間的關(guān)系，應(yīng)作a-$\frac{1}{m}$圖象
D．當(dāng)小車的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小盤及重物的總質(zhì)量時(shí)，才能近似認(rèn)為細(xì)線對(duì)小車的拉力大小等于小盤及重物的總重力大小
（2）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz，某次實(shí)驗(yàn)獲得的一條紙帶如圖c所示，選出1、2、3、4、5共5個(gè)連續(xù)的計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)得x₁=1.19cm、x₂=1.61cm、x₃=2.00cm、x₄=2.39cm則，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.10s，小車在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打“2”計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度v₂=0.14，小車的加速度是a=0.40．（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）

（3）某同學(xué)測(cè)得小車的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)如表所示：（小車質(zhì)量保持不變）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖b中作a-F圖象．

F/N	0.20	0.30	0.40	0.50	0.60
a/m．s-2	0.10	0.19	0.30	0.41	0.50

（4）該圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因可能是：未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

Answer 1

分析 該實(shí)驗(yàn)采用控制變量法，先控制小車的質(zhì)量不變，研究加速度與力的關(guān)系，再控制砝碼盤和砝碼的總重力不變，研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系．當(dāng)小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量時(shí)，細(xì)線的拉力等于砝碼盤和砝碼的總重力大小
紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度和加速度．
當(dāng)盤及盤中砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車及砝碼總質(zhì)量時(shí)，可以認(rèn)為小車受到的拉力等于盤及砝碼的重力．根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論計(jì)算2點(diǎn)的瞬時(shí)速度以及加速度

解答 解：A、在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持拉力的大小不變，故A錯(cuò)誤；
B、在探究加速度與外力的關(guān)系時(shí)，用保持小車的質(zhì)量不變，改變砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量．故B錯(cuò)誤．
C、在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)作出a-$\frac{1}{m}$圖象容易更直觀判斷出二者間的關(guān)系，故C正確．
D、當(dāng)小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量時(shí)，才能近似認(rèn)為細(xì)線對(duì)小車的拉力大小等于砝碼盤和砝碼的總重力大小，故D錯(cuò)誤；
故選：C
（2）相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為：T=0.02×5=0.10s
小車在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打“2”計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度為：v₂=$\frac{{x}_{1}+{x}_{2}}{2T}=\frac{0.0119+0.0161}{0.2}=0.14m/s$
小車的加速度為：a=$\frac{{x}_{4}+{x}_{3}-{x}_{2}-{x}_{1}}{4{T}^{2}}=\frac{0.0239+0.0200-0.0161-0.0119}{0.09}$=0.40m/s²
（3）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖1中作a-F圖象．

（4）由圖可以看出當(dāng)F達(dá)到一定數(shù)值之后才開始有加速度，該圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因可能是：未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
故答案為：（1）C；（2）0.10；0.14；0.40；（3）如圖所示；（4）未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的研究方法，會(huì)通過圖象探究加速度和力和質(zhì)量的關(guān)系，知道實(shí)驗(yàn)中的兩個(gè)認(rèn)為：1、認(rèn)為細(xì)線的拉力等于小車的合力，2、認(rèn)為砝碼盤和砝碼的總重力等于細(xì)線的拉力，能根據(jù)紙帶求解加速度和速度．