Question

在“探究加速度與力、質量的關系”實驗中，實驗裝置如圖1所示
（1）為了探究加速度與力的關系，應保持

 

不變；為了直觀地判斷加速度a與力F的數(shù)量關系，應作出

 

圖象（選填“a-F”或“a-

1

F

”）．
（2）為了探究加速度與質量的關系，應保持

 

不變；為了直觀地判斷加速度a與質量m的數(shù)量關系，應作

 

圖象（選填“a-m”或“a-

1

m

”）
（3）為減小實驗誤差，盤和砝碼的質量應比小車的質量

 

（選填“小”或“大”）得多．
（4）如圖2為某同學在實驗中打出的一條紙帶，計時器打點的時間間隔為0.02s．他從比較清晰的點起，每五個點取一個計數(shù)點，則相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為

 

s．為了由v-t圖象求出小車的加速度，他量出相鄰兩計數(shù)點間的距離，分別求出打各計數(shù)點時小車的速度．其中打計數(shù)點3時小車的速度為

 

m/s．根據(jù)紙帶小車做的為

 

（選填“勻加速”或“勻減速”）運動，加速度a=

 

m/s²（計算結果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析：“探究加速度與力、質量的關系”實驗中，研究三者關系必須運用控制變量法，正確理解控制變量法的應用即可解答；
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3點時小車的瞬時速度大小；
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

解答：解：（1）該同學要探究小車的加速度a和力F的關系，應該保持質量M不變；作出a-F圖象；
（2）要探究小車的加速度a和質量m的關系，應該保持細線對車的拉力F不變，做出a-

1

m

圖象；
（3）為減小實驗誤差，盤和砝碼的質量應比小車的質量小得多，才可以用盤和砝碼的重力來表示小車的拉力，．
（4）每打五個點取一個計數(shù)點，又因打點計時器每隔0.02s打一個點，所以相鄰兩計數(shù)點間的時間T=0.1s；
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3點時小車的瞬時速度大小．
v₃=

x24

t24

=

0.0400+0.0519

0.2

=0.46m/s
根據(jù)紙帶的數(shù)據(jù)得相鄰的相等的時間間隔位移之差幾乎相等，所以小車做的為勻加速直線運動．
設0到1之間的距離為x₁，以后各段分別為x₂、x₃、x₄，
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，
得：x₃-x₁=2a₁T² 
x₄-x₂=2a₂T² 
為了更加準確的求解加速度，我們對兩個加速度取平均值
得：a=

1

2

（a₁+a₂）
即a=

(0.04+0.0519)-(0.016+0.0281)

4×(0.1)2

m/s²=1.2m/s²
故答案為：（1）質量；a-F；  （2）力；a-

1

m

（3）小；（4）0.1；0.46； 勻加速；1.2

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．
要提高應用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實驗問題的能力，在平時練習中要加強基礎知識的理解與應用．