某同学通过如图1所示的装置进行“探究加速度与力.质量的关系的实验．(1)本实验所采用的科学方法是:C．A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．建立物理模型法(2)为了减小误差.钩码的质量m应远小于小车的质量M(填“远大于 .“远小于或“等于 ),每次改变小车质量时.不需要重新平衡摩擦力．(3)在保持小车� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

15．某同学通过如图1所示的装置进行“探究加速度与力、质量的关系”的实验．

（1）本实验所采用的科学方法是：C．
A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．建立物理模型法
（2）为了减小误差，钩码的质量m应远小于小车的质量M（填“远大于”、“远小于”或“等于”）；每次改变小车质量（或钩码质量）时，不需要（填“需要”或“不需要”）重新平衡摩擦力．
（3）在保持小车的质量M一定时，探究加速度与所受合力的关系时，由于操作不当，该同学得到的a-F关系如图2所示，则其原因可能是平衡摩擦力过度．
（4）图3为某次实验得到的纸带，打点计时器的频率为50Hz，纸带上相邻计数点间有4个点未画出，则小车的加速度大小为0.64m/s²．

分析（1）探究加速度、力与质量关系的实验采用的研究方法是控制变量法
（2）探究加速度与力的关系实验时，需要平衡摩擦力，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．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．
（3）图2中图象与纵轴的截距大于0，说明在拉力等于0时，就已经有加速度；
（4）根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT²，结合作差法，可以求出加速度的大小，从而即可求解．

解答解：（1）在“探究牛顿第二定律”的实验时，有三个独立变量，质量、合力、加速度；先控制质量m一定，研究加速度a与合力F的关系；再控制合力F一定，研究加速度a与质量m的关系；即控制变量法，故选：C
（2）在验证牛顿第二定律的实验中，认为沙和沙桶的重力为拉小车运动的合力，故应该满足沙和沙桶总质量m远小于小车及其上砝码总质量M，即m＜＜M；
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．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，改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力．
（3）当F=0时，a≠0．也就是说当绳子上没有拉力时小车就有加速度，该同学实验操作中平衡摩擦力过大，即平衡摩擦力时，长木板的倾角过大了或平衡摩擦力过度
（4）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的推论公式△x=aT²，结合作差法，
则加速度的大小，得$a=\frac{（{x}_{4}^{\;}+{x}_{5}^{\;}+{x}_{6}^{\;}）-（{x}_{1}^{\;}+{x}_{2}^{\;}+{x}_{3}^{\;}）}{9{T}_{\;}^{2}}$=$\frac{（8.97cm+9.61cm+10.25cm）-（7.05cm+7.69cm+8.33cm）}{9×（0.1s）_{\;}^{2}}$=$64cm/{s}_{\;}^{2}=0.64m/{s}_{\;}^{2}$
故答案为：（1）C （2）远小于不需要（3）平衡摩擦力过度（4）0.64

点评只要真正掌握了实验原理就能顺利解决此类实验题目，而实验步骤，实验数据的处理都与实验原理有关，故要加强对实验原理的学习和掌握，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．