Question

2．在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，采用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置，小車及車中砝碼的質(zhì)量用M表示，塑料桶和桶中沙子的質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打上的點(diǎn)計(jì)算出．

（1）本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是A．
A．控制變量法     B．假設(shè)法    C． 理想實(shí)驗(yàn)法    D、等效替換法
（2）當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足M＞＞m時(shí)，才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于塑料桶和桶中沙子的重力．
（3）一組同學(xué)在做加速度與質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持塑料桶和桶中沙子的質(zhì)量一定（即小車受的合力一定），改變小車及車中砝碼的質(zhì)量，測出相應(yīng)的加速度，采用圖象法處理數(shù)據(jù)．為了比較容易地確定出加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系，應(yīng)該作a與$\frac{1}{M}$的圖象．
（4）實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所使用的電源頻率為50Hz，它每隔0.02s打一次點(diǎn)；圖2中給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的紙帶的一部分：0、1、2、3、4是計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個打點(diǎn)未標(biāo)出，由該紙帶的測量數(shù)據(jù)可求得打下“2”計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)物體的瞬時(shí)速度為v₂=0.75m/s，（小數(shù)點(diǎn)后保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）加速度與物體質(zhì)量、物體受到的合力有關(guān)，在探究加速度與物體質(zhì)量、受力關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)該使用控制變量法；
（2）要求在什么情況下才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力，需求出繩子的拉力，而要求繩子的拉力，應(yīng)先以整體為研究對象求出整體的加速度，再以M為研究對象求出繩子的拉力，通過比較繩對小車的拉力大小和盤和盤中砝碼的重力的大小關(guān)系得出只有m＜＜M時(shí)才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力．
（3）反比例函數(shù)圖象是曲線，而根據(jù)曲線很難判定出自變量和因變量之間的關(guān)系；正比例函數(shù)圖象是過坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線，就比較容易判定自變量和因變量之間的關(guān)系．
（4）根據(jù)平均速度等于這段時(shí)間的中時(shí)刻瞬時(shí)速度，從而即可求解．

解答 解：（1）探究加速度與力的關(guān)系時(shí)，要控制小車質(zhì)量不變而改變拉力大�。�
探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制拉力不變而改變小車質(zhì)量；
這種實(shí)驗(yàn)方法是控制變量法，故A正確，BCD錯誤；
（2）以整體為研究對象有mg=（m+M）a
解得：a=$\frac{mg}{m+M}$，
以M為研究對象有繩子的拉力F=Ma=$\frac{M}{m+M}$mg，
顯然要有F=mg必有m+M=M，故有m＜＜M，即只有m＜＜M時(shí)才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力．
（3）根據(jù)牛頓第二定律F=Ma，a與M成反比，而反比例函數(shù)圖象是曲線，而根據(jù)曲線很難判定出自變量和因變量之間的關(guān)系，故不能作a-M圖象；但a=$\frac{F}{M}$，故a與$\frac{1}{M}$成正比，而正比例函數(shù)圖象是過坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線，就比較容易判定自變量和因變量之間的關(guān)系，故應(yīng)作a-$\frac{1}{M}$圖象．
（4）使用的電源頻率為50Hz，它每隔0.02s打一次點(diǎn)；
根據(jù)平均速度等于瞬時(shí)速度，則有打下“2”計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)物體的瞬時(shí)速度為v₂=$\frac{0.15}{0.2}$=0.75m/s；
故答案為：（1）A；（2）M＞＞m；（3）$\frac{1}{M}$；（4）0.02，0.75．

點(diǎn)評 控制變量法就是控制一個或多個物理量不變，研究兩個變量之間的關(guān)系．
只要真正掌握了實(shí)驗(yàn)原理就能順利解決此類實(shí)驗(yàn)題目，而實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理都與實(shí)驗(yàn)原理有關(guān)，故要加強(qiáng)對實(shí)驗(yàn)原理的學(xué)習(xí)和掌握．
掌握常用的科學(xué)探究方法，提高我們的實(shí)驗(yàn)探究能力．對該實(shí)驗(yàn)要明確實(shí)驗(yàn)原理，尤其是正確理解該實(shí)驗(yàn)要滿足的條件：小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼質(zhì)量．