Question

4．某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖1所示的裝置進(jìn)行“探究加速度與合外力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)．

（1）在探究物體的加速度與力的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持小車質(zhì)量不變，這種研究實(shí)驗(yàn)方法是控制變量法
（2）在實(shí)驗(yàn)中必須平衡摩擦力，以墊高水平木板不帶滑輪的一端平衡摩擦力，當(dāng)小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，摩擦力恰好被平衡．
（3）為了減小誤差，在平衡摩擦力后，每次實(shí)驗(yàn)必須通過(guò)改變鉤碼的個(gè)數(shù)來(lái)改變小車所受合外力，獲取多組數(shù)據(jù)．若小車質(zhì)量為400g，實(shí)驗(yàn)中每次所用的鉤碼總質(zhì)量范圍應(yīng)選A組會(huì)比較合理．（填選項(xiàng)前的字母）
A．10g～40g           B．200g～400g            C．1000g～2000g
（4）實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所使用的是交流 （交流、直流）電源 頻率為50Hz，圖2中給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的紙帶的一部分：1、2、3、4、5是計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)未標(biāo)出每?jī)蓚�(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔是0.1 s，由該紙帶可求得小車通過(guò)計(jì)數(shù)點(diǎn)4的速度v₄=0.41m/s．小車的加速度a=1.1m/s²．
（5）改變鉤碼的個(gè)數(shù)重復(fù)實(shí)驗(yàn)，物體質(zhì)量不變時(shí)，加速度a與物體所受合力F的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)如表，畫出a-F圖象．如圖

a（m•s-2）	1.0	2.0	4.0	6.0	8.1
F（N）	0.5	1.0	2.0	3.0	4.0

（6）由a-F圖象得到的結(jié)論是物體質(zhì)量不變時(shí)，物體的加速度與物體所受的合力成正比．．

Answer 1

分析 該實(shí)驗(yàn)采用控制變量法，先控制小車的質(zhì)量不變，研究加速度與力的關(guān)系，再控制砝碼盤和砝碼的總重力不變，研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系．當(dāng)小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量時(shí)，細(xì)線的拉力等于砝碼盤和砝碼的總重力大�。�
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過(guò)程中的平均速度，可以求出打紙帶上4點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大�。�運(yùn)用描點(diǎn)法作圖，牛頓第二定律：F=Ma，所以：a-F圖象理論上應(yīng)該是一條傾斜的直線，作圖的時(shí)候需要注意．

解答 解：（1）在探究物體的加速度與力的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持小車質(zhì)量不變，這種研究實(shí)驗(yàn)方法是控制變量法．
（2）通過(guò)墊高水平木板不帶滑輪的一端，使小車的重力沿斜面的分力與小車的滑動(dòng)摩擦力相等，則小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，摩擦力恰好被平衡．
（3）本實(shí)驗(yàn)要求鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，因此要求實(shí)驗(yàn)中每次所用的鉤碼總質(zhì)量范圍要小，故BC錯(cuò)誤，A正確．
故選：A
（4）實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所使用的是交流電源，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)未標(biāo)出，則每?jī)蓚�(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔是0.1s．
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過(guò)程中的平均速度，可以求出打紙帶上4點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大�。疄椋�
v₄=$\frac{0.0355+0.0472}{2×0.1}$=0.41m/s
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，得：
a=$\frac{0.0355+0.0472-0.0144-0.0255}{{（2×0.1）}^{2}}$=1.1m/s²．
（5）根據(jù)描點(diǎn)法作圖，如圖所示：

（6）由a-F圖象中圖線是一條過(guò)原點(diǎn)傾斜的直線，所以結(jié)論是：物體質(zhì)量不變時(shí)，物體的加速度與物體所受的合力成正比．
故答案為：（1）小車質(zhì)量；控制變量法
（2）傾斜木板；勻速直線
（3）A
（4）0.1；0.41；1.1
（5）如圖
（6）物體質(zhì)量不變時(shí)，物體的加速度與物體所受的合力成正比．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的研究方法，會(huì)通過(guò)圖象探究加速度和力和質(zhì)量的關(guān)系，知道實(shí)驗(yàn)中的兩個(gè)認(rèn)為：1、認(rèn)為細(xì)線的拉力等于小車的合力，2、認(rèn)為砝碼盤和砝碼的總重力等于細(xì)線的拉力．要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的能力，在平時(shí)練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的理解與應(yīng)用．