Question

15．為了探究加速度與力的關(guān)系，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置，帶滑輪的長(zhǎng)木板水平放置．

（1）在該實(shí)驗(yàn)中必須采用控制變量法，應(yīng)保持木塊的質(zhì)量不變；
（2）改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測(cè)量．在某次實(shí)驗(yàn)中根據(jù)測(cè)得的多組數(shù)據(jù)可畫出a-F關(guān)系圖線（如圖2所示）．
a．經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)這些點(diǎn)跡存在一些問題，產(chǎn)生的主要原因可能是BC；
A．軌道與水平方向夾角太大
B．軌道保持了水平狀態(tài)，沒有平衡摩擦力
C．所掛鉤碼的總質(zhì)量太大，造成上部點(diǎn)跡有向下彎曲趨勢(shì)
D．所用小車的質(zhì)量太大，造成上部點(diǎn)跡有向下彎曲趨勢(shì)
b．改正實(shí)驗(yàn)所存在的問題后，圖線為過原點(diǎn)的一條直線
則直線的斜率物理含義是木塊質(zhì)量的倒數(shù)可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是在質(zhì)量一定時(shí)，加速度與拉力成正比．
（3）實(shí)驗(yàn)中打出的紙帶如圖3所示．相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間是0.1s，圖中長(zhǎng)度單位是cm，由此可以算出小車運(yùn)動(dòng)的加速度是0.46m/s²．

Answer 1

分析 （1）“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，研究三者關(guān)系必須運(yùn)用控制變量法，正確理解控制變量法的應(yīng)用即可解答；
（2）控制實(shí)驗(yàn)所控制的變量，分析圖象，根據(jù)圖象特點(diǎn)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論；根據(jù)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)分析圖象偏離直線的原因；
（3）根據(jù)作差法求出加速度．

解答 解：（1）在該實(shí)驗(yàn)中探究a與F的關(guān)系，必須采用控制變量法，應(yīng)保持木塊質(zhì)量M不變；
（2）a、此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是不再滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小木塊的質(zhì)量，即所掛鉤碼的總質(zhì)量太大，同時(shí)沒有平衡摩擦力，則存在阻力，導(dǎo)致小車受到的合力不是鉤碼的總質(zhì)量對(duì)應(yīng)的重力，故BC正確，AD錯(cuò)誤；
b、根據(jù)牛頓第二定律，則有：a=$\frac{1}{M}F$，因此直線的斜率是木塊質(zhì)量的倒數(shù)，
分析此圖線可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：在質(zhì)量一定時(shí)，加速度與拉力成正比；
（3）根據(jù)勻變速直線的推論：△x=aT²
a=$\frac{0.0262-0.0124}{3×0．{1}^{2}}$=0.46m/s²
故答案為：（1）木塊的質(zhì)量；（2）a．BC； b．木塊質(zhì)量的倒數(shù)； 在質(zhì)量一定時(shí)，加速度與拉力成正比；（3）0.46

點(diǎn)評(píng) 正確解答實(shí)驗(yàn)問題的前提是明確實(shí)驗(yàn)原理，從實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)進(jìn)行分析所需實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)步驟、所測(cè)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)誤差等，會(huì)起到事半功倍的效果，會(huì)用作差法求解加速度．