Question

如圖（a）為某同學(xué)設(shè)計(jì)的“探究加速度與物體所受合力F及質(zhì)量m的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置簡圖，A為小車，B為電火花計(jì)時(shí)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(shí)驗(yàn)中細(xì)繩對小車?yán)�力F等于砝碼和小桶的總重力，小車運(yùn)動加速度a可用紙帶上的點(diǎn)求得．
（1）關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是

ABC

．
A．砝碼和小桶的總重力要遠(yuǎn)小于小車的重力
B．為消除摩擦力對實(shí)驗(yàn)的影響，可以把木板D的左端適當(dāng)墊高
C．電火花計(jì)時(shí)器使用交流電源
D．木板D的左端被墊高后，圖中細(xì)線應(yīng)保持水平
（2）圖（b）是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)（圖中未標(biāo)出），計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示．根據(jù)圖中數(shù)據(jù)完成表格中空白處．

計(jì)數(shù)點(diǎn)	1	2	3	4	5	6
瞬時(shí)速度/（ m?s-1）	0.165	0.215	0.264	0.314	0.364	0.413

由紙帶求出小車的加速度a=

0.50

 m/s²  （加速度a保留2位有效數(shù)字）
（3）在“探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)，保持砝碼和小桶質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量m，分別測得小車的加速度a與對應(yīng)的質(zhì)量m數(shù)據(jù)如下表：

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(zhì)量m/kg	0.400	0.500	0.625	1.000	1.250[來Z
小車質(zhì)量的倒數(shù)m-1/kg-1	2.50	2.00	1.60	1.00	0.80

利用上表數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙中選擇合適物理量為坐標(biāo)軸建立坐標(biāo)系，作出直觀反映a與m關(guān)系的圖象．

（4）上題中該小車受到的拉力F為

0.5

N．

Answer 1

分析：解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和注意事項(xiàng)．
該實(shí)驗(yàn)采用的是控制變量法研究，其中加速度、質(zhì)量、合力三者的測量很重要．
加速度利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量計(jì)算，
質(zhì)量利用天平測量，
為消除摩擦力對實(shí)驗(yàn)的影響，可以把木板D的左端適當(dāng)墊高，砝碼和小桶的總重力要遠(yuǎn)小于小車的重力，可使小車的合力近似等于砝碼和小桶的總重力來測量．

解答：解：（1）A、該實(shí)驗(yàn)的研究對象是小車，采用控制變量法研究．當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，研究小車的加速度和小車所受合力的關(guān)系．那么小車的合力怎么改變和測量呢？為消除摩擦力對實(shí)驗(yàn)的影響，可以把木板D的左端適當(dāng)墊高，以使小車的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小車的合力就是繩子的拉力．
設(shè)小車的質(zhì)量為M，砝碼和小桶的質(zhì)量為m，根據(jù)牛頓第二定律得：
對m：mg-F_拉=ma
對M：F_拉=Ma
解得：F_拉=

mMg

m+M

=

mg

1+ m M

當(dāng)m＜＜M時(shí)，即當(dāng)砝碼和小桶的總重力要遠(yuǎn)小于小車的重力，繩子的拉力近似等于砝碼和小桶的總重力．
故A、B正確．
C、電火花和電磁計(jì)時(shí)器都使用交流電源．故C正確．
D、木板D的左端被墊高后，如果細(xì)線應(yīng)保持水平，那么小車的合力就不等于繩子的拉力．小車的合力就不能正確測量．故D錯(cuò)誤．
（2）每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)，說明相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為0.1s．
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動規(guī)律知道3點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于2點(diǎn)到4點(diǎn)的平均速度．
v₃=

x24

t24

=

0.0240+0.0288

0.2

m/s=0.264m/s
選一段過程運(yùn)用加速度公式：a=

△v

△t

=0.50m/s²．
（3）直觀反映兩個(gè)物理量的關(guān)系是要找出這兩個(gè)量的線性關(guān)系，即畫出直線圖象．見圖

（4）根據(jù)牛頓第二定律：F=ma得出：
上題中該小車受到的拉力F為0.5N．
故答案是：（1）選ABC．
（2）0.264，0.5
（3）見上圖
（4）0.5

點(diǎn)評：書本上的實(shí)驗(yàn)，我們要從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)這幾點(diǎn)去搞清楚．
能夠把所學(xué)的物理規(guī)律運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)問題中．紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動，測得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動的兩個(gè)推論v

t

2

=

.

v

和△x=at²，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動的瞬時(shí)速度和加速度．