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18.在《探究加速度与力、质量的关系》实验中采用如图1示数的装置.

(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线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,应先放开小车,再接通打点计时器电源
D.在每次实验中,如果认为绳子对小车的拉力等于盘及盘中的砝码的总重力,应使小车和砝码的质量远大于盘及盘中的砝码的总质量
(3)如图2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vE=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m保持不变)
F/N0.200.300.400.500.60
a/m•s-20.300.400.480.600.72
请根据表中的数据在如图3所示的坐标图上作出a-F图象;

(5)图象不过原点的原因可能是平衡摩擦过度或木板一端垫得过高.

分析 (1)由于该实验涉及的物理量较多,因此该实验采用的是控制变量法研究加速度、质量、合力三者之间的关系;
(2)解决实验问题首先要掌握该实验原理,了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项;
(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E点时小车的瞬时速度大小;
(4)根据描点法作出图象;
(5)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)该实验是探究加速度与力、质量的三者关系,研究三者关系必须运用控制变量法,故C正确.
故选:C.
(2)A、平衡摩擦力时,应将绳从小车上拿去,轻轻推动小车,是小车沿木板运动,通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动.故A错误.
B、每次改变小车的质量时,小车的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消,不需要重新平衡摩擦力.故B正确.
C、实验时,应先放开小车,再接通打点计时器电源,由于小车运动较快,可能会使打出来的点很少,不利于数据的采集和处理.故C错误.
D、在每次实验中,如果认为绳子对小车的拉力等于盘及盘中的砝码的总重力,应使小车和砝码的质量远大于盘及盘中的砝码的总质量.故D正确.
故选:BD
(3)根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可得:
设A到B之间的距离为x1,以后各段分别为x2、x3、x4、x5、x6,
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:
x4-x1=3a1T2 
x5-x2=3a2T2 
x6-x3=3a3T2 
为了更加准确的求解加速度,我们对三个加速度取平均值,
a=$\frac{1}{3}$(a1+a2+a3)代入实验数据解得:a=2.40m/s2,
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E点时小车的瞬时速度大小.
vE=$\frac{{x}_{DF}}{2T}=\frac{0.0867+0.1108}{0.2}=0.99m/s$;
(4)根据描点法作出图象,如图所示:
(5)由图象可知,a-F图象在a轴上有截距,这是由于平衡摩擦力过度或木板一端垫得过高造成的.
故答案为:(1)C;(2)BD;(3)2.40,0.99;(4)如图所示;(5)平衡摩擦过度或木板一端垫得过高

点评 在“验证牛顿第二定律”的实验用控制变量法,本实验只有在满足平衡摩擦力和小车质量远大于钩码质量的双重条件下,才能用钩码重力代替小车所受的合力,同时加强基础物理知识在实验中的应用,加强解决实验问题的能力.

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