Question

13．某同學(xué)設(shè)計了一個“探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m的關(guān)系”實驗．如圖1為實驗裝置簡圖，A為小車，B為電火花計時器，C為裝有砝碼的小盤，D為一端帶有定滑輪的長方形木板，實驗中認(rèn)為細(xì)繩對小車?yán)�力F等于砝碼和小盤的總重力，小車運動加速度a可用紙帶上的打點求得．

（1）本實驗采用的實驗方法是控制變量法，如圖2為某次實驗得到的紙帶，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為3.2 m/s²（保留兩位有效數(shù)字），
（2）在“探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系”時，保持砝碼和小盤質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量m，分別得到小車加速度a與質(zhì)量m的數(shù)據(jù)如表：

實驗次數(shù)	1	2	3	4	5	6	7	8	9
小車加速度 a/（m•s-2）	1.98	1.72	1.48	1.25	1.00	0.75	0.48	0.50	0.30
小車質(zhì)量 m/kg	0.25	0.29	0.33	0.40	0.50	0.71	0.75	1.00	1.67

根據(jù)上表數(shù)據(jù)，為直觀反映F不變時a與m的關(guān)系，請在圖3的方格坐標(biāo)紙中選擇恰當(dāng)物理量建立坐標(biāo)系，并作出圖線．（如有需要，可利用上表中的空格數(shù)據(jù)）
（3）在“探究加速度與力的關(guān)系”時，保持小車的質(zhì)量不變，改變小盤中砝碼的質(zhì)量，該同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F的關(guān)系圖線如圖4所示，該圖線不通過坐標(biāo)原點，試分析圖線不通過坐標(biāo)原點的原因．
答：實驗前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)△x=aT²求出紙帶的加速度．
（2）為研究a與m的關(guān)系，根據(jù)描點法作a-$\frac{1}{m}$的關(guān)系關(guān)系圖線，注意選取好標(biāo)度．
（3）圖線不通過坐標(biāo)原點，當(dāng)F為某一值時，加速度為零，知平衡摩擦力不足．

解答 解：（1）“探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m的關(guān)系”實驗采用的實驗方法是控制變量法．
從紙帶上看出，相鄰兩點間位移之差為一恒量，△x=0.51cm，根據(jù)△x=aT²得，a=$\frac{0.51×1{0}^{-2}}{0.0{4}^{2}}$=3.2m/s²．
（2）為直觀反映F不變時a與m的關(guān)系，應(yīng)作a-$\frac{1}{m}$圖線，如圖所示．
（3）圖線不通過坐標(biāo)原點，F(xiàn)不為零時，加速度仍為零，知實驗前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
故答案為：（1）控制變量法，3.2　（2）如圖所示，（3）實驗前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

點評 解決本題的關(guān)鍵會從紙帶上求瞬時速度和加速度，以及在作圖時注意，偏離比較遠(yuǎn)的點可以舍去．