Question

18．如圖1，為某同學設計的“探究加速度與物體所受合力F及質量m的關系”實驗裝簡圖．

（1）本實驗采用的實驗方法是A
A．控制變量法    B．假設法    C．理想實驗法    D．等效替代法
（2）在保持小車受力相同時，探究加速度與質量關系的實驗屮，以下故法正確的是BD
A．平衡摩擦力時，應將裝有砝碼的小桶用細繩通過定滑輪系在小車上
B．每次改變小車的質量時，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．為得出加速度a與與質量m的關系而作出a-$\frac{1}{m}$圖象
（3）圖2是實驗中獲取的一條紙帶的一部分，其中0、1、2、3、4是計數點，每相鄰兩計數點間還有4個點（圖中未標出），交流電頻率為220V，計數點間的距離如圖，打“3”計數點時小車的速度大小為0.26m/s．由紙帶求出小車的加速度的大小為0.50m/s²．（計算結果均保留2位有效數字）
（4）如圖3所示是某同學在探宄加速度與力的關系時，根據測量數據作出的a〜F圖線．其中圖線不過原點的原因是平衡摩擦力過度，圖線在末端彎曲的原因是隨著F的增大不再滿足鉤碼的質量遠小于小車質量．

Answer 1

分析 1、加速度與物體質量、物體受到的合力有關，在探究加速度與物體質量、受力關系的實驗中，應該使用控制變量法．
2、探究加速度與拉力的關系實驗時，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．小車的加速度應根據打點計時器打出的紙帶求出；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，可以求出打紙帶上打3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）探究加速度與力的關系時，要控制小車質量不變而改變拉力大小；
探究加速度與質量關系時，應控制拉力不變而改變小車質量，這種實驗方法是控制變量法．
故選：A
（2）A、平衡摩擦力時，不能將裝砝碼的托盤用細線通過定滑輪系在小車上．故A錯誤．
B、每次改變小車的質量，不需要重新平衡摩擦力．故B正確．
C、實驗時先接通電源，再放開小車．故C錯誤．
D、探究a與m的關系時，應作a-$\frac{1}{m}$圖線．故D正確．
故選：BD．
（3）由于每相鄰兩個計數點間還有4個點沒有畫出，所以相鄰的計數點間的時間間隔T=0.1s，
根據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得：
v₃=$\frac{0.024+0.0288}{2×0.1}$=0.26m/s
根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，
得：a=$\frac{0.0288+0.0240-0.0189-0.0140}{4×0.01}$=0.50m/s²．
（4）由圖象可知，a-F圖象在a軸上有截距，這是由于平衡摩擦力過度造成的，
圖線在末端彎曲的原因是F較大時，鉤碼重力與繩的拉力有較大的差異，從而產生很大的誤差．即不滿足M遠大于m，即隨著F的增大不再滿足鉤碼的質量遠小于小車質量．
故答案為：（1）A
（2）BD
（3）0.26；0.50
（4）平衡摩擦力過度；隨著F的增大不再滿足鉤碼的質量遠小于小車質量．

點評 本題考查了打點計時器的應用及打出的紙帶的處理方法，有利于學生基本知識的掌握，同時也考查了學生對實驗數據的處理方法，及試驗條件的掌握，難度適中．