Question

8．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用图1所示的装置．

（1）本实验应用的实验方法是A；
A 控制变量法   B 假设法    C 理想实验法
（2）下列说法中正确的是AB．
A．在探究加速度与质量的关系时，应改变拉力的大小
B．在探究加速度与外力的关系时，应改变小车的质量
C．在探究加速度a与质量m的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作a-$\frac{1}{m}$图象
D．当小车的质量远大于砝码盘和砝码的总质量时，才能近似认为细线对小车的拉力大小等于砝码盘和砝码的总重力大小
（3）根据实验收集的数据作出的a-F图线如图2所示，请写出一条对提高本实验结果准确程度有益的建议：实验前要先平衡摩擦力
（4）在实验过程中，打出了一条纸带如图3所示，计时器打点的时间间隔为0.02s．A、B、C、D、E为五个计数点，相邻两个计数点之间还有4个点未画出，经测量知道AB=2.20cm，BC=2.99cm，CD=3.79cm，DE=4.60cm．根据以上数据计算小车的加速度大小，简要写出求解过程．（结果保留两位有效数字）

Answer 1

分析 （1）由于该实验涉及的物理量较多，因此该实验采用的是控制变量法研究加速度、质量、合力三者之间的关系；
（2）解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项；
（3）提高本实验结果准确程度有益的做法有两个：①平衡摩擦力；②小车质量远远大于沙桶和沙的质量，从图中看出有拉力时物体仍不动，说明没有平衡摩擦力；
（4）根据作差法求解加速度．

解答 解：（1）该实验是探究加速度与力、质量的三者关系，研究三者关系必须运用控制变量法，故BC错误，A正确．
故选：A．
（2）A、该实验采用的是控制变量法研究，即保持一个量不变，研究其他两个量之间的关系，在探究加速度与质量的关系时，应保持拉力的大小不变，故A错误；
B、在探究加速度与外力的关系时，应该保持小车的质量不变，故B错误；
C、要直观的反映两个量之间的关系，可以通过作图来解决．但是只有作出一条直线，才可以直观的反映两个变量之间的关系．在探究加速度a与质量m的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出a-$\frac{1}{m}$图象，故C正确；
D、设小车的质量为M，砝码盘和砝码的质量为m，设绳子上拉力为F，对小车根据牛顿第二定律有：
F=Ma    ①
对砂桶和砂有：mg-F=ma   ②
$F=\frac{mgM}{M+m}=\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，由此可知当M＞＞时，砂和砂桶的重力等于绳子的拉力，故D正确．
故选：CD
（3）提高本实验结果准确程度有益的做法有两个：①平衡摩擦力；②小车质量远远大于沙桶和沙的质量，从图中看出有拉力时物体仍不动，说明没有平衡摩擦力．所以建议是：实验前要先平衡摩擦力
（4）相邻两个计数点之间还有4个点未画出，则相邻两个计数点之间时间间隔T=0.1s，
根据作差法得：a=$\frac{{x}_{CE}-{x}_{AC}}{4{T}^{2}}=\frac{0.046+0.0379-0.0299-0.022}{0.04}$=0.80m/s²．
故答案为：（1）A；（2）AB；（3）实验前要先平衡摩擦力；（4）加速度大小为0.80m/s²．

点评 解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项，然后熟练应用物理规律来解决实验问题．