Question

3．图1为“用DIs（数字化信息系统）研究物体的加速度与力的关系”的实验装置图，A为带有位移传感器发射器的小车，B为若干规格相同的回形针．实验中，用回形针的重力大小替代小车所受拉力大小，摩擦阻力不计．

（1）为了研究物体的加速度与力的关系，实验中应该保持小车总质量不变．
（2）改变回形针的个数N，测得相应的加速度a，数据见表．

回形针个数N	4	8	12	16	20
小车加速度a/m•s-2	0.10	0.20	0.30	0.40	0.50

根据表中数据，在图2中画出小车加速度a与回形针个数N的关系图线．
（3）由a-N关系图线，写出a与N的定量表达式$a=\frac{1}{40}N$
（4）设-个回形针的重力为G，写出小车加速度a与它所受拉力F的定量关系式a=$\frac{1}{40G}$F．

Answer 1

分析 （1）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）根据所提供数据采用描点法可正确画出加速度a和拉力F的关系图线．
（3）根据所画图象斜率表示小车的质量的倒数，可得出正确结果．

解答 解：（1）在探究物体的加速度与力的关系时，应保持小车的质量不变，分别改变施加在物体上的水平拉力F，测出相对应的加速度a．
（2）根据所给数据，画出小车加速度a和拉力F的关系图线如下图所示：

（3）由上图可知，图线的斜率：$k=\frac{0.5-0}{20}=\frac{1}{40}$
a=kN=$\frac{1}{40}N$
（4）设-个回形针的重力为G，
a=$\frac{1}{40}$N=$\frac{1}{M}$GN=$\frac{1}{M}$F．
则F=N•G，图象的斜率k=$\frac{1}{40}$，因此a=$\frac{1}{40G}•$F；
故答案为：（1）小车总质量；（2）如图；（3）$a=\frac{1}{40}N$；（4）a=$\frac{1}{40G}$F

点评 实验装置虽然有所变动，但是实验原理、实验方法、操作细节等是一样的，故任何实验明确实验原理是解答实验的关键，同时注意图象的斜率含义．