Question

12．如圖1所示的裝置進行“探究加速度與合外力的關(guān)系”的實驗．

（1）在探究物體的加速度與力的關(guān)系時，應保持小車質(zhì)量不變，這種研究實驗方法是控制變量法
（2）在實驗中必須平衡摩擦力，以傾斜木板平衡摩擦力，當小車做勻速直線運動時，摩擦力恰好被平衡．
（3）在平衡摩擦力后，每次實驗必須通過改變鉤碼的個數(shù)來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，實驗中每次所用的鉤碼總質(zhì)量范圍應選A組會比較合理．（填選項前的字母）
A．10g～40g              B．200g～400g            C．1000g～2000g
（4）實驗中打點計時器所使用的是頻率為50Hz的交流電源，如圖2中給出的是實驗中獲取的紙帶的一部分：1、2、3、4、5是計數(shù)點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點未標出，則每兩個計數(shù)點間的時間間隔是0.1 s，由該紙帶可求得小車通過計數(shù)點4的速度v₄=0.41m/s．（保留兩位有效數(shù)字）小車的加速度a=1.1m/s²．
（5）改變鉤碼的個數(shù)重復實驗，物體質(zhì)量不變時，加速度a與物體所受合力F的對應數(shù)據(jù)如表，畫出a-F圖象．

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，物體的加速度與物體所受的合力成正比．．

Answer 1

分析 該實驗采用控制變量法，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．當小車的質(zhì)量遠大于砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量時，細線的拉力等于砝碼盤和砝碼的總重力大�。�
根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上4點時小車的瞬時速度大�。�運用描點法作圖，牛頓第二定律：F=Ma，所以：a-F圖象理論上應該是一條傾斜的直線，作圖的時候需要注意．

解答 解：（1）在探究物體的加速度與力的關(guān)系時，應保持小車質(zhì)量不變，這種研究實驗方法是控制變量法．
（2）通過傾斜木板，使小車的重力沿斜面的分力與小車的滑動摩擦力相等，則小車做勻速直線運動，摩擦力恰好被平衡．
（3）本實驗要求鉤碼的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，因此要求實驗中每次所用的鉤碼總質(zhì)量范圍要小，故BC錯誤，A正確．
故選：A
（4）每相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點未標出，則每兩個計數(shù)點間的時間間隔是0.1s．
根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上4點時小車的瞬時速度大小．
v₄=$\frac{0.0355+0.0472}{2×0.1}$=0.41m/s
根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△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)描點法作圖，如圖所示：

（6）由a-F圖象中圖線是一條過原點傾斜的直線，所以結(jié)論是：物體質(zhì)量不變時，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，物體的加速度與物體所受的合力成正比．

點評 解決本題的關(guān)鍵知道實驗的研究方法，會通過圖象探究加速度和力和質(zhì)量的關(guān)系，知道實驗中的兩個認為：1、認為細線的拉力等于小車的合力，2、認為砝碼盤和砝碼的總重力等于細線的拉力．要提高應用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實驗問題的能力，在平時練習中要加強基礎(chǔ)知識的理解與應用．