Question

5．在“探究加速度與力、質量的關系”實驗中：
（1）為了探究加速度與力的關系，應保持質量質量不變，為了直觀地判斷加速度a與力F的數(shù)量關系，應作出a-F圖象（選填“a-F”或“$a-\frac{1}{F}$”）；為了探究加速度與質量的關系，應保持力一定力力，為了直觀地判斷加速度a與質量m的數(shù)量關系，應作$a-\frac{1}{m}$圖象（選填“a-m”或“$a-\frac{1}{m}$”）；

（2）某同學采用了如圖1所示的實驗裝置，為了使實驗中能將砝碼和砝碼盤的總重力當作小車受到的合外力，以下步驟必須采用的有（多選）BC
A．保證小車下面的長木板水平放置
B．將小車下面的長木板右端適當墊高以平衡摩擦力
C．使小車質量遠遠大于砝碼和砝碼盤的總質量
D．使小車質量遠遠小于砝碼和砝碼盤的總質量
（3）圖2為某次實驗得到的紙帶，其中電磁打點計時器使用交流（選填“直流”或“交流”）電源，它每隔0.02s打一次點．圖示是實驗得到的一條點跡清晰的紙帶，A、B、C、D為四個計數(shù)點，相鄰兩個計數(shù)點之間還有4個點未畫出，則相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔是0.1s．根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為0.510m/s²．打D點時速度大小為0.747m/s．（保留三位有效數(shù)字）加速度方向為向左（填向左、向右）
（4）該同學把砝碼和砝碼的總重量作為小車的拉力，并依次測出了小車的加速度．然后畫出了如圖3所示的圖象，該圖象雖是一條直線，但不通過坐標原點．原因是：沒有平衡摩擦或平衡不夠．

Answer 1

分析 （1）“探究加速度與力、質量的關系”實驗中，研究三者關系必須運用控制變量法，正確理解控制變量法的應用即可解答；
（2）理解該實驗的實驗原理和數(shù)據(jù)處理以及注意事項，知道實驗誤差的來源．
（3）紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的兩個推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度．
（4）當F≠0時，a=0．也就是說當繩子上有拉力時小車的加速度還為0，說明小車的摩擦力與繩子的拉力抵消．該同學實驗操作中遺漏了平衡摩擦力這個步驟．

解答 解：（1）為了直觀地判斷加速度a與質量F的數(shù)量關系及a與m的數(shù)量關系，應作出直線圖形．
所以該同學要探究小車的加速度a和力F的關系，應該保持質量M不變；作出a-F圖象；
探究加速度與質量的關系時，應該保持細線對車的拉力F不變，做出a-$\frac{1}{m}$圖象；
（2）A、該實驗要平衡摩擦力，讓繩子的拉力等于合外力，所以要將小車下面的長木板右端適當墊高以平衡摩擦力，故A錯誤，B正確；
C、當砝碼和砝碼盤的質量遠小于小車的質量時才可以用砝碼和砝碼盤的重力來表示小車的拉力，故C正確，D錯誤．
故選：BC
（3）電磁打點計時器使用交流電源，相鄰計數(shù)點之間還有4個點未畫出，說明相鄰的計數(shù)點時間間隔為T=0.1s，
由圖2可知，相鄰兩個計數(shù)點之間的位移差是個定值，△x=0.0772-0.0721=0.051m
利用勻變速直線運動的兩個推論得出：
a=$\frac{△x}{{T}^{2}}=\frac{0.051}{0.1}$=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動，所以加速度的方向向左．
（4）從上圖中發(fā)現(xiàn)直線沒過原點，當F≠0時，a=0．也就是說當繩子上有拉力時小車的加速度還為0，說明小車的摩擦力與繩子的拉力抵消．該同學實驗操作中遺漏了平衡摩擦力這個步驟．所以原因是沒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）交流；0.1；0.510；0.747； 向左；（4）沒有平衡摩擦或平衡不夠

點評 對于實驗我們要明確實驗原理、具體實驗操作以及數(shù)據(jù)處理等，同時要清楚每一項操作存在的理由，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．