Question

“探究加速度与力的关系”的实验装置如图（1）．
（1）本实验中使用的电火花计时器，使用

交流

 （选填“直流”或“交流”）电源．已知电火花计时器打点的时间间隔为0.02s，每五个点取一个计数点，则相邻两计数点间的时间间隔为

0.1

s．
（2）如图（2）为某同学在平衡摩擦力后中打出的一条纸带，为了求出小车的加速度，他量出相邻两计数点间的距离．其中打计数点2时小车的速度为

0.215

m/s，小车的加速度a=

0.5

 m/s²．

（3）为减小实验误差，盘和砝码的质量应比小车的质量

小

（选填“小”或“大”）得多．
（4）改变砂和砂桶质量，重新测出对应的加速度，多次测量后得到小车的加速度a和拉力F的数据如下表（小车质量保持不变）．

F/N	0.20	0.40	0.60	0.80	1.00
a/（m?s-2）	0.10	0.21	0.30	0.39	0.51

①根据表中的数据在坐标图上作出a-F图象

见下图

；

②由图象得到的实验结论是

小车的质量不变时，小车的加速度与它所受的力成正比

．

Answer 1

分析：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．其中平衡摩擦力的原因以及做法在实验中应当清楚．
纸带法实验中若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的两个推论v

t

2

=

.

v

和△x=at²，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度．
通过作图法研究两个变量之间的关系是物理里常用的一种手段，只有直线图形可以清楚地说明两变量之间的关系．

解答：解：（1）电火花和电磁计时器都使用交流电源．
已知电火花计时器打点的时间间隔为0.02s，每五个点取一个计数点，则相邻两计数点间的时间间隔为0.1s．
（2）利用匀变速直线运动的两个推论v

t

2

=

.

v

和△x=at²，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度．
v₂=

x24

2t

=

(1.90+2.40)cm

2×0.1s

=0.215m/s
a=

△x

t2

=

(2.40-1.90)cm

0.12s2

=0.5m/s²．
（3）设小车的质量为M，砝码和小桶的质量为m，根据牛顿第二定律得：
对m：mg-F_拉=ma
对M：F_拉=Ma
解得：F_拉=

mMg

m+M

=

mg

1+ m M

当m＜＜M时，即当砝码和小桶的总重力要远小于小车的重力，绳子的拉力近似等于砝码和小桶的总重力
（4）①见图

②小车的质量不变时，小车的加速度与它所受的力成正比
故答案为：（1）交流  0.1 
（2）0.215、0.5
（3）小
（4）①作图   
②小车的质量不变时，小车的加速度与它所受的力成正比

点评：纸带处理是高考力学实验里重要的问题．
纸带法实验中若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的两个推论v

t

2

=

.

v

和△x=at²，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度．