Question

14．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中：
（1）為了探究加速度與力的關(guān)系，應(yīng)保持質(zhì)量質(zhì)量不變，為了直觀地判斷加速度a與力F的數(shù)量關(guān)系，應(yīng)作出a-F圖象（選填“a-F”或“a-$\frac{1}{F}$”）；為了探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，應(yīng)保持力一定力力，為了直觀地判斷加速度a與質(zhì)量m的數(shù)量關(guān)系，應(yīng)作a-$\frac{1}{m}$圖象（選填“a-m”或“a-$\frac{1}{m}$”）；
（2）某同學(xué)采用了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置，為了使實(shí)驗(yàn)中能將砝碼和砝碼盤(pán)的總重力當(dāng)作小車(chē)受到的合外力，以下步驟必須采用的有BC
A．保證小車(chē)下面的長(zhǎng)木板水平放置
B．將小車(chē)下面的長(zhǎng)木板右端適當(dāng)墊高以平衡摩擦力
C．使小車(chē)質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于砝碼和砝碼盤(pán)的總質(zhì)量
D．使小車(chē)質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于砝碼和砝碼盤(pán)的總質(zhì)量
（3）如圖2為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖，圖中相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，根據(jù)紙帶可求出小車(chē)的加速度大小為0.510m/s²；打D點(diǎn)時(shí)速度大小為0.747m/s；（保留三位有效數(shù)字）加速度方向?yàn)橄蜃螅ㄌ钕蜃蟆⑾蛴遥��?br />（4）該同學(xué)把砝碼和砝碼的總重量作為小車(chē)的拉力，并依次測(cè)出了小車(chē)的加速度．然后畫(huà)出了如圖3所示的圖象，該圖象雖是一條直線，但不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)．原因是：沒(méi)有平衡摩擦或平衡不夠．

Answer 1

分析 （1）“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，研究三者關(guān)系必須運(yùn)用控制變量法，正確理解控制變量法的應(yīng)用即可解答；
（2）理解該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)，知道實(shí)驗(yàn)誤差的來(lái)源．
（3）紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)推論，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度和加速度．
（4）當(dāng)F≠0時(shí)，a=0．也就是說(shuō)當(dāng)繩子上有拉力時(shí)小車(chē)的加速度還為0，說(shuō)明小車(chē)的摩擦力與繩子的拉力抵消．該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中遺漏了平衡摩擦力這個(gè)步驟．

解答 解：（1）為了直觀地判斷加速度a與質(zhì)量F的數(shù)量關(guān)系及a與m的數(shù)量關(guān)系，應(yīng)作出直線圖形．
所以該同學(xué)要探究小車(chē)的加速度a和力F的關(guān)系，應(yīng)該保持質(zhì)量M不變；作出a-F圖象；
探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，應(yīng)該保持細(xì)線對(duì)車(chē)的拉力F不變，做出a-$\frac{1}{m}$圖象；
（2）A、該實(shí)驗(yàn)要平衡摩擦力，讓繩子的拉力等于合外力，所以要將小車(chē)下面的長(zhǎng)木板右端適當(dāng)墊高以平衡摩擦力，故A錯(cuò)誤，B正確；
C、當(dāng)砝碼和砝碼盤(pán)的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量時(shí)才可以用砝碼和砝碼盤(pán)的重力來(lái)表示小車(chē)的拉力，故C正確，D錯(cuò)誤．
（3）相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，說(shuō)明相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為0.1s，
由圖2可知，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的位移差是個(gè)定值，△x=0.0772-0.0721=0.0051m
利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)推論得出：
a=$\frac{△x}{{T}^{2}}=\frac{0.0051}{0.01}$=0.510m/s²
v_D=$\frac{x}{t}$=$\frac{0.0721+0.0772}{0.2}$=0.747m/s
從紙帶上看出向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，所以加速度的方向向左．
（4）從上圖中發(fā)現(xiàn)直線沒(méi)過(guò)原點(diǎn)，當(dāng)F≠0時(shí)，a=0．也就是說(shuō)當(dāng)繩子上有拉力時(shí)小車(chē)的加速度還為0，說(shuō)明小車(chē)的摩擦力與繩子的拉力抵消．該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中遺漏了平衡摩擦力這個(gè)步驟．所以原因是沒(méi)有平衡摩擦力或摩擦力平衡不夠．
故答案為：（1）a-F，a-$\frac{1}{m}$；（2）BC；  （3）0.510；0.747；向左；（4）沒(méi)有平衡摩擦或平衡不夠

點(diǎn)評(píng) 對(duì)于實(shí)驗(yàn)我們要明確實(shí)驗(yàn)原理、具體實(shí)驗(yàn)操作以及數(shù)據(jù)處理等，同時(shí)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．