Question

7．如圖1所示是某同學(xué)《探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》的實(shí)驗(yàn)裝置．

（1）圖2是某同學(xué)在正確操作下獲得的一條紙帶，A、B、C、D、E每?jī)牲c(diǎn)之間還有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)沒(méi)有標(biāo)出，相鄰兩計(jì)時(shí)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02s．該同學(xué)在圖中標(biāo)出測(cè)量的距離時(shí)，忘記寫(xiě)下BC和CD的數(shù)值，只標(biāo)記下了AB和DE的數(shù)值．但他仍然算出了加速度的數(shù)值，則滑塊的加速度大小為0.61m/s²（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，在保證滑塊質(zhì)量不變的情況下，實(shí)驗(yàn)中測(cè)得滑塊的加速度a和細(xì)線拉力F（用沙桶和沙的總重力代替）的資料如表所示．

F/N	0.20	0.30	0.40	0.50
a/（m/s2）	0.10	0.21	0.29	0.40

（2）請(qǐng)你根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖3中作a-F圖線．
（3）根據(jù)圖線可求出滑塊的質(zhì)量是1kg
（4）圖線在F軸上截距的物理意義是小車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力
（5）在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，采用如圖1所示的裝置．則下列說(shuō)法中正確的是AC
A．本實(shí)驗(yàn)主要采用控制變量的方法來(lái)研究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系
B．在探究加速度與外力的關(guān)系時(shí)，應(yīng)該改變小車(chē)的質(zhì)量
C．在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，作出a-$\frac{1}{m}$圖象容易更直觀判斷出二者間的關(guān)系
D．無(wú)論在什么條件下，細(xì)線對(duì)小車(chē)的拉力大小總等于砝碼盤(pán)和砝碼的總重力大�。�

Answer 1

分析 根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大�。�
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(cè)量很重要．
采用描點(diǎn)法作圖，繪出一條傾斜的直線．
由于該實(shí)驗(yàn)涉及的物理量較多，因此該實(shí)驗(yàn)采用的是控制變量法研究加速度、質(zhì)量、合力三者之間的關(guān)系；解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)．

解答 解：（1）由于每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1s，
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，得：
a=$\frac{0.0303-0.0121}{3×0.1}$=0.61m/s²
（2））運(yùn)用描點(diǎn)法得：

（3）根據(jù)F=ma得：
a=$\frac{F}{m}$，所以a-F圖線的斜率倒數(shù)表示滑塊的質(zhì)量，
根據(jù)圖象得圖線的斜率大小是1，所以滑塊的質(zhì)量是1kg．
（4）圖線在F軸上截距的物理意義是小車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力；
（5）A、該實(shí)驗(yàn)是探究加速度與力、質(zhì)量的三者關(guān)系，研究三者關(guān)系必須運(yùn)用控制變量法．故A正確．
B、在探究加速度與外力的關(guān)系時(shí)，應(yīng)該保持小車(chē)的質(zhì)量不變，故B錯(cuò)誤．
C、要直觀的反映兩個(gè)量之間的關(guān)系，可以通過(guò)作圖來(lái)解決．但是只有作出一條直線，才可以直觀的反映兩個(gè)變量之間的關(guān)系．在探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系時(shí)，為了直觀判斷二者間的關(guān)系，應(yīng)作出a-$\frac{1}{m}$圖象，故C正確．
D、設(shè)小車(chē)的質(zhì)量為M，砝碼盤(pán)和砝碼的質(zhì)量為m，設(shè)繩子上拉力為F，
以整體為研究對(duì)象有mg=（m+M）a
解得：a=$\frac{mg}{M+m}$
以M為研究對(duì)象有繩子的拉力為：F=Ma=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$
顯然要有F=mg必有m+M=M，故有M＞＞m，即只有M＞＞m時(shí)才可以認(rèn)為繩對(duì)小車(chē)的拉力大小等于盤(pán)和盤(pán)中砝碼的重力．故D錯(cuò)誤．
故選：AC
故答案為：（1）0.61； （2）如圖；（3）1；（4）小車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力；（5）AC

點(diǎn)評(píng) 要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的能力，在平時(shí)練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的理解與應(yīng)用．
對(duì)于實(shí)驗(yàn)我們要清楚每一項(xiàng)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．
解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)．其中平衡摩擦力的原因以及做法在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)清楚．