Question

6．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中，某同學使用了如圖（甲）所示的裝置，計時器打點頻率為50Hz．

（1）該同學得到一條紙帶，在紙帶上取連續(xù)的六個點，如圖（乙）所示，自A點起，相鄰兩點間的距離分別為10.0mm、12.0mm、14.0mm、16.0mm、18.0mm，則打E點時小車的速度為0.85m/s，從A點到F點的過程中小車的平均速度為0.7m/s，小車的加速度為5m/s²．

（2）該同學要探究小車的加速度a和質(zhì)量M的關(guān)系，應(yīng)該保持細線對車的拉力F不變；若該同學要探究加速度a和拉力F的關(guān)系，應(yīng)該保持小車的質(zhì)量M不變．
（3）該同學通過數(shù)據(jù)的處理作出了a-F圖象，如圖（丙）所示，則
①圖中的直線不過原點的原因是平衡摩擦力時木板的右端墊得過高．
②圖中的力F理論上指繩對小車的拉力，而實驗中用A表示．（選填字母符號）
A．小盤和重物的重力    B．繩對小車的拉力  C．小車及小車中重物的總重力．

Answer 1

分析 該實驗是探究加速度與力、質(zhì)量的三者關(guān)系，研究三者關(guān)系必須運用控制變量法．紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的兩個推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度．實驗時要平衡摩擦力，如果平衡摩擦力不夠，則圖象在F軸上截距不為零，如果平衡摩擦力過度，則圖象在a軸上截距不為零．

解答 解：（1）利用勻變速直線運動的推論得出：v_E=$\frac{{x}_{DF}}{2T}=\frac{0.016+0.018}{0.04}$=0.85m/s
A、F兩點的過程中小車的平均速度為：
v_AF=$\frac{{x}_{AF}}{5T}=\frac{0.010+0.012+0.014+0.016+0.018}{0.1}$=0.7m/s
小車的加速度為a=$\frac{△x}{{T}^{2}}=\frac{0.012-0.010}{0.0{2}^{2}}$m/s²=5m/s²
（2）該同學要探究小車的加速度a和質(zhì)量M的關(guān)系，應(yīng)該保持細線對車的拉力F不變；若該同學要探究加速度a和拉力F的關(guān)系，應(yīng)該保持小車的質(zhì)量M不變．
（3）①圖中當F=0時，a≠0．也就是說當繩子上沒有拉力時，小車的加速度不為0，說明小車的摩擦力小于重力的分力，所以原因是實驗前木板右端墊得過高．
②圖中的力F理論上指繩對小車的拉力，而實驗中卻用小盤和重物的重力表示，故選A．
故答案為：（1）0.85，0.7，5；
（2）細線對車的拉力F，小車的質(zhì)量M；
（3）①平衡摩擦力時木板的右端墊得過高；
②A．

點評 實驗問題需要結(jié)合物理規(guī)律去解決．對于實驗我們要清楚每一項操作存在的理由．其中平衡摩擦力的原因以及做法在實驗中應(yīng)當清楚．數(shù)據(jù)處理時注意單位的換算．