题目内容

3．如图a，为某同学设计的“探究加速度与物体所受合力F及质量m的关系”实验装a简图．

（1）本实验采用的实验方法是A
A．控制变量法       B．假设法     C．理想实验法   D．等效替代法
（2）在保持小车受力相同时，探究加速度与质量关系的实验屮，以下故法正确的是BD
A．平衡摩擦力时，应将装有砝码的小桶用细绳通过定滑轮系在小车上
B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力
C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器电源
D．为得出加速度a与与质量m的关系而作出a-$\frac{1}{m}$图象
（3）图b是实验中获取的一条纸带的一部分，其中O、A、B、C、D是计数点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图，打“B”计数点时小车的速度大小为0.54m/s．由纸带求出小车的加速度的大小为1.5m/s2．（计算结果均保留2位有效数字）
（4）如图c所示是某同学在探宄加速度与力的关系时，根据测量数据作出的a〜F图线．其中图线不过原点的原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，图线在末端弯曲的原因是未满足小车的质量远远大于小桶和砝码的总质量．

分析 1、加速度与物体质量、物体受到的合力有关，在探究加速度与物体质量、受力关系的实验中，应该使用控制变量法．
2、探究加速度与拉力的关系实验时，要平衡摩擦力，平衡摩擦力时，要求小车在无动力的情况下平衡摩擦力，不需要挂任何东西．小车的加速度应根据打点计时器打出的纸带求出；平衡摩擦力时，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：mgsinθ=μmgcosθ，可以约掉m，只需要平衡一次摩擦力．操作过程是先接通打点计时器的电源，再放开小车．
3、根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2，可以求出加速度的大小，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上打3点时小车的瞬时速度大小．
4、实验时应平衡摩擦力，没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，a-F图象在F轴上有截距；平衡摩擦力过度，在a-F图象的a轴上有截距．

解答 解：（1）在探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验，由于变量较多，因此采用的是控制变量法进行实验，即：先保持F不变，验证小车的质量m越小，a越大；再保持 小车的质量m不变，验证 F越大，a越大，故A正确．
故选：A
（2）A、平衡摩擦力时，不能将装砝码的托盘用细线通过定滑轮系在小车上．故A错误．
B、每次改变小车的质量，不需要重新平衡摩擦力．故B正确．
C、实验时先接通电源，再放开小车．故C错误．
D、探究a与m的关系时，应作a-$\frac{1}{m}$图线．故D正确．
故选：BD．
（3）由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s，
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度得：
vB=$\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.1387-0.0310}{0.2}=0.54m/s$
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小，
得：a=$\frac{0.2153-0.0772-0.0772}{0.04}$=1.5m/s2．
（4）由图象可知，a-F图象在F轴上有截距，这是由于未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足造成的，
图线在末端弯曲的原因是F较大时，钩码重力与绳的拉力有较大的差异，从而产生很大的误差．即不满足M远大于m，即随着F的增大不再满足钩码的质量远小于小车质量．
故答案为：（1）A；（2）BD；（3）0.54； 1.5；（4）未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；未满足小车的质量远远大于小桶和砝码的总质量

点评 本题考查了打点计时器的应用及打出的纸带的处理方法，有利于学生基本知识的掌握，同时也考查了学生对实验数据的处理方法，及试验条件的掌握，难度适中．

练习册系列答案
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