Question

15．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中：

（1）在“探究加速度与质量”的关系时，为了直观地判断加速度a与战狼M的关系，应作a-$\frac{1}{M}$图象（选填“a-M”或者“a-$\frac{1}{M}$”）；
（2）某同学采用如图甲所示的实验装置，为了使实验中能将砝码和砝码盘的总重力当作小车受到的合外力，以下步骤必须采用的有BC．
A．保证小车下面的长木板水平放置
B．将小车下面的长木板右端适当垫高以平衡摩擦力
C．使小车质量远远大于砝码和砝码盘的总质量
D．使小车质量远远小于砝码和砝码盘的总质量
（3）已知打点计时器使用的交流电频率为f=50Hz，即每隔0.02s打一个点．图乙中A、B、C、D、E为依次选定的计数点，每相邻两个计数点间还有4个点未画出，利用图乙中给出的数据，则小车运动的加速度大小a=1.59m/s²，在D点处时的瞬时速度大小V_D=0.678m/s（结果保留三位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）“探究加速度与力、质量的关系”实验中，研究三者关系必须运用控制变量法，通过图象得出两个物理量之间的关系，该图线需是线性图线；
（2）理解该实验的实验原理和数据处理以及注意事项，知道实验误差的来源；
（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C点时小车的瞬时速度大小．

解答 解：（1）为了探究加速度与质量的关系，应保持F不变，为了直观地判断加速度a与质量m的数量关系，应作a-$\frac{1}{M}$图象，此图象是一条直线．
（2）AB、实验中要平衡摩擦力，长木板的一端要垫高，所以不能水平放置，故A错误，B正确；
CD、以托盘作为研究对象有m₂g-T=m₂a
以小车作为研究对象有T=m₁a
联立以上两式可得T=$\frac{{m}_{2}g}{1+\frac{{m}_{2}}{{m}_{\;}}}$，要使绳子拉力等于砝码和砝码盘的重力，即T=m₂g，故有m₂＞＞m₁，即使小车质量远远大于砝码和砝码盘的总质量，故C正确，D错误；
故选：BC
（3）由于相邻的两个计数点之间还有4个点未画出，所以计数点间的时间间隔为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，可以求出打纸带上D点时小车的瞬时速度大小．
v_D=$\frac{{x}_{CE}}{2T}=\frac{0.0599+0.0757}{0.2}=0.678m/s$
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT²结合作差法得：a=$\frac{{x}_{CE}-{x}_{AC}}{4{T}^{2}}=\frac{0.0757+0.0599-0.0440-0.0280}{0.04}$=1.59m/s²
故答案为：（1）a-$\frac{1}{M}$；（2）BC；（3）1.59；0.678

点评 对于实验我们要明确实验原理、具体实验操作以及数据处理等，同时要清楚每一项操作存在的理由，比如为什么要平衡摩擦力，为什么要先接通电源后释放纸带等，要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用．