Question

6．在《探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》實驗中采用如圖所示的裝置．
（1）本實驗應用的實驗方法是C．
A．假設法              B．理想實驗法
C．控制變量法          D．等效替代法
（2）下列說法中正確的是BD．
A．平衡摩擦力時，應將盤及盤中的砝碼用細繩通過定滑輪系在小車上
B．每次改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力
C．實驗時，先放開小車，再接通打點計時器電源
D．在每次實驗中，應使小車和砝碼的質(zhì)量遠大于砂和小桶的總質(zhì)量
（3）如圖所示是某一次打點計時器打出的一條記錄小車運動的紙帶，取計數(shù)點A、B、C、D、E、F、G．紙帶上兩相鄰計數(shù)點的時間間隔為T=0.10s，用刻度尺測量出各相鄰計數(shù)點間的距離分別為AB=1.50cm，BC=3.88cm，CD=6.26cm，DE=8.67cm，EF=11.08cm，F(xiàn)G=13.49cm，則小車運動的加速度大小a=2.40m/s²，打紙帶上E點時小車的瞬時速度大小v_E=0.99m/s．（結(jié)果均保留兩位小數(shù)）

（4）某同學測得小車的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)如下表所示：（小車質(zhì)量保持不變）請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在坐標圖上作出a-F圖象；圖象不過坐標原點的原因可能是平衡摩擦過度或木板一端墊得過高．

F（N）	0.20	0.30	0.40	0.50	0.60
a（m/s2）	0.30	0.40	0.48	0.60	0.72

Answer 1

分析 （1）該實驗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．
（2）探究加速度與力的關(guān)系實驗時，需要平衡摩擦力，平衡摩擦力時，要求小車在無動力的情況下平衡摩擦力，不需要掛任何東西．平衡摩擦力時，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：mgsinθ=μmgcosθ，可以約掉m，只需要平衡一次摩擦力．操作過程是先接通打點計時器的電源，再放開小車．
（3）根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上C點時小車的瞬時速度大小．
（4）實驗時應平衡摩擦力，沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，a-F圖象在F軸上有截距；平衡摩擦力過度，在a-F圖象的a軸上有截距．

解答 解：（1）本實驗應用的實驗方法是控制變量法，故選C．
（2）平衡摩擦力時，小車上不應該掛砝碼，只讓小車拖著紙帶做勻速運動即可，選項A錯誤；每次改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力，選項B正確；實驗時，先接通打點計時器電源再放開小車，選項C錯誤；在每次實驗中，應使小車和砝碼的質(zhì)量遠大于砂和小桶的總質(zhì)量，以使得小車的拉力近似等于砝碼的重力．選項D正確；
故選：BD．
（3）小車運動的加速度大小：$a=\frac{{x}_{6}+{x}_{5}+{x}_{4}-{x}_{3}-{x}_{2}-{x}_{1}}{9{T}^{2}}$=$\frac{0.1349+0.1108+0.0867-0.0626-0.0388-0.015}{9×0．{1}^{2}}$=2.40m/s²；
打紙帶上E點時小車的瞬時速度大�。�${v}_{E}=\frac{{x}_{DF}}{2T}$=$\frac{0.1108+0.0867}{2×0.1}$=0.99m/s，
（4）圖線如圖所示；

由圖線可看出，小車上不加拉力時就已經(jīng)有了加速度，故圖象不過坐標原點的原因可能是平衡摩擦過度或木板一端墊得過高．
故答案為：（1）C；（2）BD；（3）2.40，0.99；
（4）a-F圖象如上圖所示；平衡摩擦過度或木板一端墊得過高．

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．
該題考查在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中的注意事項：將不帶滑輪的木板一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運動；同時會求瞬時速度與加速度，學會通過描點作圖象，注意單位的統(tǒng)一與正確的計算．