Question

3．如圖a，為某同學(xué)設(shè)計的“探究加速度與物體所受合力F及質(zhì)量m的關(guān)系”實驗裝a簡圖．

（1）本實驗采用的實驗方法是A
A．控制變量法       B．假設(shè)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(zhì)量關(guān)系的實驗屮，以下故法正確的是BD
A．平衡摩擦力時，應(yīng)將裝有砝碼的小桶用細(xì)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．為得出加速度a與與質(zhì)量m的關(guān)系而作出a-$\frac{1}{m}$圖象
（3）圖b是實驗中獲取的一條紙帶的一部分，其中O、A、B、C、D是計數(shù)點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個點（圖中未標(biāo)出），計數(shù)點間的距離如圖，打“B”計數(shù)點時小車的速度大小為0.54m/s．由紙帶求出小車的加速度的大小為1.5m/s²．（計算結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）
（4）如圖c所示是某同學(xué)在探宄加速度與力的關(guān)系時，根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出的a〜F圖線．其中圖線不過原點的原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，圖線在末端彎曲的原因是未滿足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小桶和砝碼的總質(zhì)量．

Answer 1

分析 1、加速度與物體質(zhì)量、物體受到的合力有關(guān)，在探究加速度與物體質(zhì)量、受力關(guān)系的實驗中，應(yīng)該使用控制變量法．
2、探究加速度與拉力的關(guān)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(yīng)根據(jù)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(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，可以求出打紙帶上打3點時小車的瞬時速度大�。�
4、實驗時應(yīng)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）在探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m關(guān)系的實驗，由于變量較多，因此采用的是控制變量法進(jìn)行實驗，即：先保持F不變，驗證小車的質(zhì)量m越小，a越大；再保持 小車的質(zhì)量m不變，驗證 F越大，a越大，故A正確．
故選：A
（2）A、平衡摩擦力時，不能將裝砝碼的托盤用細(xì)線通過定滑輪系在小車上．故A錯誤．
B、每次改變小車的質(zhì)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(guān)系時，應(yīng)作a-$\frac{1}{m}$圖線．故D正確．
故選：BD．
（3）由于每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點沒有畫出，所以相鄰的計數(shù)點間的時間間隔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得：
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.1387-0.0310}{0.2}=0.54m/s$
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：a=$\frac{0.2153-0.0772-0.0772}{0.04}$=1.5m/s²．
（4）由圖象可知，a-F圖象在F軸上有截距，這是由于未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足造成的，
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(chǎn)生很大的誤差．即不滿足M遠(yuǎn)大于m，即隨著F的增大不再滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量．
故答案為：（1）A；（2）BD；（3）0.54； 1.5；（4）未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；未滿足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小桶和砝碼的總質(zhì)量

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