Question

15．為了探究加速度與力的關(guān)系，某同學(xué)設(shè)計了如圖1所示的實驗裝置，帶滑輪的長木板水平放置．

（1）在該實驗中必須采用控制變量法，應(yīng)保持木塊的質(zhì)量不變；
（2）改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測量．在某次實驗中根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)可畫出a-F關(guān)系圖線（如圖2所示）．
a．經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)這些點跡存在一些問題，產(chǎn)生的主要原因可能是BC；
A．軌道與水平方向夾角太大
B．軌道保持了水平狀態(tài)，沒有平衡摩擦力
C．所掛鉤碼的總質(zhì)量太大，造成上部點跡有向下彎曲趨勢
D．所用小車的質(zhì)量太大，造成上部點跡有向下彎曲趨勢
b．改正實驗所存在的問題后，圖線為過原點的一條直線
則直線的斜率物理含義是木塊質(zhì)量的倒數(shù)可得出的實驗結(jié)論是在質(zhì)量一定時，加速度與拉力成正比．
（3）實驗中打出的紙帶如圖3所示．相鄰計數(shù)點間的時間是0.1s，圖中長度單位是cm，由此可以算出小車運動的加速度是0.46m/s²．

Answer 1

分析 （1）“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中，研究三者關(guān)系必須運用控制變量法，正確理解控制變量法的應(yīng)用即可解答；
（2）控制實驗所控制的變量，分析圖象，根據(jù)圖象特點得出實驗結(jié)論；根據(jù)實驗注意事項分析圖象偏離直線的原因；
（3）根據(jù)作差法求出加速度．

解答 解：（1）在該實驗中探究a與F的關(guān)系，必須采用控制變量法，應(yīng)保持木塊質(zhì)量M不變；
（2）a、此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是不再滿足鉤碼的質(zhì)量遠遠小于小木塊的質(zhì)量，即所掛鉤碼的總質(zhì)量太大，同時沒有平衡摩擦力，則存在阻力，導(dǎo)致小車受到的合力不是鉤碼的總質(zhì)量對應(yīng)的重力，故BC正確，AD錯誤；
b、根據(jù)牛頓第二定律，則有：a=$\frac{1}{M}F$，因此直線的斜率是木塊質(zhì)量的倒數(shù)，
分析此圖線可得出的實驗結(jié)論是：在質(zhì)量一定時，加速度與拉力成正比；
（3）根據(jù)勻變速直線的推論：△x=aT²
a=$\frac{0.0262-0.0124}{3×0．{1}^{2}}$=0.46m/s²
故答案為：（1）木塊的質(zhì)量；（2）a．BC； b．木塊質(zhì)量的倒數(shù)； 在質(zhì)量一定時，加速度與拉力成正比；（3）0.46

點評 正確解答實驗問題的前提是明確實驗原理，從實驗原理出發(fā)進行分析所需實驗器材、實驗步驟、所測數(shù)據(jù)、實驗誤差等，會起到事半功倍的效果，會用作差法求解加速度．