Question

19．在“探究加速度與力、質量的關系”實驗中，實驗裝置如圖1所示
（1）為了探究加速度與質量的關系，應保持拉力不變；為了直觀地判斷加速度a與質量m的數量關系，應作a-$\frac{1}{m}$圖象（選填“a-m”或“a-$\frac{1}{m}$”）
（2）為減小實驗誤差，盤和砝碼的質量應比小車的質量小（選填“小”或“大”）得多．
（3）如圖2為某同學在實驗中打出的一條紙帶，計時器打點的時間間隔為0.02s．他從比較清晰的點起，每五個點取一個計數點，則相鄰兩計數點間的時間間隔為0.1s．為了由v-t圖象求出小車的加速度，他量出相鄰兩計數點間的距離，分別求出打各計數點時小車的速度．其中打計數點3時小車的速度為0.460m/s．根據紙帶，小車做的為勻加速（選填“勻加速”或“勻減速”）運動，加速度a=1.20m/s²（計算結果保留兩位有效數字）

Answer 1

分析 “探究加速度與力、質量的關系”實驗中，研究三者關系必須運用控制變量法，正確理解控制變量法的應用即可解答；
根據勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上3點時小車的瞬時速度大�。�
根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大�。�

解答 解：（1）要探究小車的加速度a和質量m的關系，應該保持細線對車的拉力F不變，由F=ma可知，a=$\frac{F}{m}$，為使圖象直觀，應做出a-$\frac{1}{m}$圖象；
（2）為減小實驗誤差，盤和砝碼的質量應比小車的質量小得多，才可以用盤和砝碼的重力來表示小車的拉力；
（3）每打五個點取一個計數點，又因打點計時器每隔0.02s打一個點，所以相鄰兩計數點間的時間t=0.02×5=0.1s；
根據勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上3點時小車的瞬時速度大�。�
v₃=$\frac{{x}_{24}}{2t}$=$\frac{0.0400+0.0519}{2×0.1}$≈0.460m/s；
根據紙帶的數據得相鄰的相等的時間間隔位移之差幾乎相等，所以小車做的為勻加速直線運動．
設0到1之間的距離為x₁，以后各段分別為x₂、x₃、x₄，
根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，
得：x₃-x₁=2a₁T² 
x₄-x₂=2a₂T² 
為了更加準確的求解加速度，我們對兩個加速度取平均值
得：a=$\frac{1}{2}$（a₁+a₂）=$\frac{0.04+0.0519-（0.016+0.0281）}{4×0．{1}^{2}}$m/s²≈1.20m/s²；
故答案為：（1）拉力；a-$\frac{1}{m}$；（2）��；（3）0.1；0.460； 勻加速；1.20．

點評 對于實驗我們要明確實驗原理、具體實驗操作以及數據處理等，同時要清楚每一項操作存在的理由，比如為什么要平衡摩擦力，為什么要先接通電源后釋放紙帶等．
要提高應用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實驗問題的能力，在平時練習中要加強基礎知識的理解與應用．