Question

13．某同學設計了一個探究加速度a與物體所受合力F及質量m關系的實驗，如圖甲所示為實驗裝置簡圖．（交流電的頻率為50Hz）
（1）圖乙所示為某次實驗得到的紙帶，根據紙帶可求出小車的加速度大小為1.3m/s²；
（2）保持小盤及盤中砝碼的質量不變，改變小車質量m，分別得到小車的加速度a與小車質量m及對應的$\frac{1}{m}$的數據如表：

a/（m•s-2）	1.90	1.72	1.49	1.25	1.00	0.75	0.50	0.30
m/kg	0.25	0.29	0.33	0.40	0.50	0.71	1.00	1.67
$\frac{1}{m}$/kg-1	4.00	3.45	3.03	2.50	2.00	1.41	1.00	0.60

請在如圖丙所示的坐標紙中畫出a-$\frac{1}{m}$的圖象
（3）為了用細線的拉力表示小車受到的合外力，實驗操作時必須首先平衡摩擦力．該操作是否成功判斷的依據是打出的紙帶點跡均勻．

Answer 1

分析 （1）根據逐差法△x=aT²可求出物體的加速度．
（2）根據表格中數據采用描點法畫出圖象．
（3）探究加速度與力的關系實驗時，需要平衡摩擦力，平衡摩擦力時，要求小車在無拉力的情況下平衡摩擦力，不需要掛任何東西，當小車做勻速運動時，平衡摩擦力完畢．

解答 解：（1）由于交流電的頻率為50Hz，故打點時間間隔為0.02s，所以每兩個計數點之間的時間間隔為T=0.04s，利用逐差法△x=aT²可得
（x₃+x₄）-（x₁+x₂）=4aT²
則a=$\frac{0.0772+0.0721-0.067-0.0619}{0.0{4}^{2}}$=1.3m/s²
（2）根據圖表在坐標紙上描點，然后用一條直線將這些點和坐標原點連接起來，圖象如圖所示；
（3）實驗首先要平衡摩擦力，使小車受到合力就是細繩對小車的拉力，若打出的紙帶點跡均勻，則小車做勻速直線運動，平衡摩擦力成功．
故答案為：（1）1.3；（2）如圖所示；（3）平衡摩擦力；打出的紙帶點跡均勻．

點評 本題考查了實驗注意事項、實驗數據處理分析，知道實驗原理及注意事項即可正確解題；探究加速度與力、質量的關系實驗時，要平衡小車受到的摩擦力，不平衡摩擦力、或平衡摩擦力不夠、或過平衡摩擦力，小車受到的合力不等于鉤碼的重力．