题目内容

13．某同学设计了一个“探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系”实验．如图1为实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，C为装有砝码的小盘，D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车拉力F等于砝码和小盘的总重力，小车运动加速度a可用纸带上的打点求得．

（1）本实验采用的实验方法是控制变量法，如图2为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为3.2 m/s2（保留两位有效数字），
（2）在“探究加速度与质量的关系”时，保持砝码和小盘质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m的数据如表：
实验次数123456789
小车加速度
a/（m•s-2）		1.981.721.481.251.000.750.480.500.30
小车质量
m/kg		0.250.290.330.400.500.710.751.001.67
根据上表数据，为直观反映F不变时a与m的关系，请在图3的方格坐标纸中选择恰当物理量建立坐标系，并作出图线．（如有需要，可利用上表中的空格数据）
（3）在“探究加速度与力的关系”时，保持小车的质量不变，改变小盘中砝码的质量，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F的关系图线如图4所示，该图线不通过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因．
答：实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．．

分析 （1）根据△x=aT2求出纸带的加速度．
（2）为研究a与m的关系，根据描点法作a-$\frac{1}{m}$的关系关系图线，注意选取好标度．
（3）图线不通过坐标原点，当F为某一值时，加速度为零，知平衡摩擦力不足．

解答 解：（1）“探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系”实验采用的实验方法是控制变量法．
从纸带上看出，相邻两点间位移之差为一恒量，△x=0.51cm，根据△x=aT2得，a=$\frac{0.51×1{0}^{-2}}{0.0{4}^{2}}$=3.2m/s2．
（2）为直观反映F不变时a与m的关系，应作a-$\frac{1}{m}$图线，如图所示．
（3）图线不通过坐标原点，F不为零时，加速度仍为零，知实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
故答案为：（1）控制变量法，3.2　（2）如图所示，（3）实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

点评 解决本题的关键会从纸带上求瞬时速度和加速度，以及在作图时注意，偏离比较远的点可以舍去．

练习册系列答案
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