Question

5．某班級同學用如圖1所示的裝置驗證加速度a和力F、質(zhì)量m的關(guān)系．

甲、乙兩輛小車放在傾斜軌道上，小車甲上固定一個力傳感器，小車乙上固定一個加速度傳感器（可以測量乙在任意時刻的加速度大�。�，力傳感器和小車乙之間用一根不可伸長的細線連接，在彈簧拉力的作用下兩輛小車一起開始運動，利用兩個傳感器可以采集記錄同一時刻小車乙受到的拉力和加速度的大小．
（1）下列關(guān)于實驗裝置和操作的說法中正確的是BD
A．軌道傾斜是為了平衡小車甲受到的摩擦力
B．軌道傾斜是為了平衡小車乙受到的摩擦力
C．實驗中，在小車乙向下運動的過程中均可采集數(shù)據(jù)
D．實驗中，只能在小車乙加速運動的過程中采集數(shù)據(jù)
（2）四個實驗小組選用的小車乙（含加速度傳感器）的質(zhì)量分別為m₁=0.5kg、m₂=1.0kg、m₃=1.5kg和m₄=2.0kg，其中有三個小組已經(jīng)完成了a-F圖象，如圖2所示．最后一個小組的實驗數(shù)據(jù)如表所示，請在圖中完成該組的a-F圖線．

實驗次數(shù)	1	2	3	4	5	6
拉力F（N）	24.5	20.0	17.5	12.0	8.1	4.8
加速度a（m/s2）	16.3	13.3	11.7	8.0	5.4	3.2

（3）在驗證了a和F的關(guān)系后，為了進一步驗證a和m的關(guān)系，可直接利用圖中的四條圖線收集數(shù)據(jù)，然后作圖．請寫出具體的做法：
①如何收集數(shù)據(jù)？在a-F圖線上作一條垂直于橫軸的直線（即F相同），記錄下與四條圖線的交點縱坐標a，分別與各圖線對應(yīng)的m組成四組數(shù)據(jù)；
②為了更直觀地驗證a和m的關(guān)系，建立的坐標系應(yīng)以加速度a為縱軸，以質(zhì)量的倒數(shù)$\frac{1}{m}$為橫軸．

Answer 1

分析 （1）注意平衡摩擦力的原理，利用重力沿斜面的分力來平衡摩擦力，根據(jù)實驗原理與實驗注意事項分析答題；
（2）應(yīng)用描點法作出圖象；
（3）反比例關(guān)系不容易根據(jù)圖象判定，而正比例關(guān)系容易根據(jù)圖象判定，故應(yīng)該建立小車加速度（a）與小車質(zhì)量的倒數(shù)（$\frac{1}{m}$）關(guān)系圖象．

解答 解：（1）A、本實驗是研究小車乙的加速度a和力F、質(zhì)量m的關(guān)系，所以軌道傾斜是為了平衡小車乙受到的摩擦力，故A錯誤，B正確．
C、實驗中，只能在小車乙加速運動的過程中采集數(shù)據(jù)，故C錯誤，D正確；故選：BD；
（3）根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)在坐標系內(nèi)描出對應(yīng)的點，然后根據(jù)描出的點作出圖象如圖所示：

（3）①在a-F圖象上做一條垂直于橫軸的直線，與四條圖線分別有個交點，記錄下四個交點的縱坐標a，分別與各圖線對應(yīng)的m組成四組數(shù)據(jù)．
②反比例關(guān)系不容易根據(jù)圖象判定，而正比例關(guān)系容易根據(jù)圖象判定，故應(yīng)該建立小車加速度（a）與小車質(zhì)量的倒數(shù)（$\frac{1}{m}$）關(guān)系圖象．
故答案為：（1）BD；　（2）圖象如圖所示；（3）①在a-F圖線上作一條垂直于橫軸的直線（即F相同），記錄下與四條圖線的交點縱坐標a，分別與各圖線對應(yīng)的m組成四組數(shù)據(jù)；②加速度a；質(zhì)量的倒數(shù)$\frac{1}{m}$．

點評 本題考查了實驗注意事項、實驗數(shù)據(jù)處理等問題；應(yīng)用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)是常用的實驗數(shù)據(jù)處理方法，要掌握描點法作圖的方法；實驗裝置雖然有所變動，但是實驗原理、實驗方法、操作細節(jié)等是一樣的，故任何實驗明確實驗原理是解答實驗的關(guān)鍵．