Question

6．在《探究加速度与力、质量的关系》实验中采用如图所示的装置．
（1）本实验应用的实验方法是C．
A．假设法              B．理想实验法
C．控制变量法          D．等效替代法
（2）下列说法中正确的是BD．
A．平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码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．在每次实验中，应使小车和砝码的质量远大于砂和小桶的总质量
（3）如图所示是某一次打点计时器打出的一条记录小车运动的纸带，取计数点A、B、C、D、E、F、G．纸带上两相邻计数点的时间间隔为T=0.10s，用刻度尺测量出各相邻计数点间的距离分别为AB=1.50cm，BC=3.88cm，CD=6.26cm，DE=8.67cm，EF=11.08cm，FG=13.49cm，则小车运动的加速度大小a=2.40m/s²，打纸带上E点时小车的瞬时速度大小v_E=0.99m/s．（结果均保留两位小数）

（4）某同学测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示：（小车质量保持不变）请根据表中的数据在坐标图上作出a-F图象；图象不过坐标原点的原因可能是平衡摩擦过度或木板一端垫得过高．

F（N）	0.20	0.30	0.40	0.50	0.60
a（m/s2）	0.30	0.40	0.48	0.60	0.72

Answer 1

分析 （1）该实验采用的是控制变量法研究，其中加速度、质量、合力三者的测量很重要．
（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．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C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）本实验应用的实验方法是控制变量法，故选C．
（2）平衡摩擦力时，小车上不应该挂砝码，只让小车拖着纸带做匀速运动即可，选项A错误；每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力，选项B正确；实验时，先接通打点计时器电源再放开小车，选项C错误；在每次实验中，应使小车和砝码的质量远大于砂和小桶的总质量，以使得小车的拉力近似等于砝码的重力．选项D正确；
故选：BD．
（3）小车运动的加速度大小：$a=\frac{{x}_{6}+{x}_{5}+{x}_{4}-{x}_{3}-{x}_{2}-{x}_{1}}{9{T}^{2}}$=$\frac{0.1349+0.1108+0.0867-0.0626-0.0388-0.015}{9×0．{1}^{2}}$=2.40m/s²；
打纸带上E点时小车的瞬时速度大小：${v}_{E}=\frac{{x}_{DF}}{2T}$=$\frac{0.1108+0.0867}{2×0.1}$=0.99m/s，
（4）图线如图所示；

由图线可看出，小车上不加拉力时就已经有了加速度，故图象不过坐标原点的原因可能是平衡摩擦过度或木板一端垫得过高．
故答案为：（1）C；（2）BD；（3）2.40，0.99；
（4）a-F图象如上图所示；平衡摩擦过度或木板一端垫得过高．

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．
该题考查在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中的注意事项：将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动；同时会求瞬时速度与加速度，学会通过描点作图象，注意单位的统一与正确的计算．