Question

13．圖1為“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．實(shí)驗(yàn)小組利用此裝置來探究：在外力一定的條件下，物體的加速度與其質(zhì)量間的關(guān)系．圖中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為50Hz的交流電源．

①本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)方法是A
A．控制變量法      B．理想實(shí)驗(yàn)法
②下列說法中正確的是D
A．在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，應(yīng)改變拉力的大小
B．在探究加速度與力的關(guān)系時(shí)，應(yīng)該改變小車的質(zhì)量
C．在探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系時(shí)，為了直觀判斷二者間的關(guān)系，應(yīng)作出a-m圖象
D．當(dāng)小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量時(shí)，才能近似認(rèn)為細(xì)線對(duì)小車的拉力大小等于砝碼盤和砝碼的總重力大小
③圖2是試驗(yàn)中得到的一條紙帶，兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距為s₁、s₂．由圖可讀出s₁=2.36cm，由此求得加速度的大小 a=1.28m/s²．（保留小數(shù)點(diǎn)后兩位有效數(shù)字）
④圖3為實(shí)驗(yàn)小組以細(xì)線對(duì)小車的拉力F為橫坐標(biāo)，小車的加速度a為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上作出a-F關(guān)系圖線．圖線不過原點(diǎn)的主要原因是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板的傾角過�。ㄌ睢斑^大”或“過小”）．

Answer 1

分析 ①由于該實(shí)驗(yàn)涉及的物理量較多，因此該實(shí)驗(yàn)采用的是控制變量法研究加速度、質(zhì)量、合力三者之間的關(guān)系；
②解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)．
③由圖示刻度尺讀出兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離；根據(jù)勻變速運(yùn)動(dòng)的推論△x=at²求出小車的加速度．
④根據(jù)圖象的特點(diǎn)，當(dāng)F≠0時(shí)，加速度仍然為零，說明合力為零，原因是沒有平衡摩擦力，或平衡的不夠．

解答 解：①該實(shí)驗(yàn)是探究加速度與力、質(zhì)量的三者關(guān)系，研究三者關(guān)系必須運(yùn)用控制變量法，故BC錯(cuò)誤，A正確．
故選：A．
②A、該實(shí)驗(yàn)采用的是控制變量法研究，即保持一個(gè)量不變，研究其他兩個(gè)量之間的關(guān)系，在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持拉力的大小不變，故A錯(cuò)誤；
B、在探究加速度與外力的關(guān)系時(shí)，應(yīng)該保持小車的質(zhì)量不變，故B錯(cuò)誤；
C、要直觀的反映兩個(gè)量之間的關(guān)系，可以通過作圖來解決．但是只有作出一條直線，才可以直觀的反映兩個(gè)變量之間的關(guān)系．在探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系時(shí)，為了直觀判斷二者間的關(guān)系，應(yīng)作出a-$\frac{1}{m}$圖象，故C錯(cuò)誤；
D、設(shè)小車的質(zhì)量為M，砝碼盤和砝碼的質(zhì)量為m，設(shè)繩子上拉力為F，對(duì)小車根據(jù)牛頓第二定律有：
F=Ma ①
對(duì)砝碼盤和砝碼有：mg-F=ma ②
$F=\frac{mgM}{M+m}=\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，由此可知當(dāng)M＞＞時(shí)，砝碼盤和砝碼的重力等于繩子的拉力，故D正確．
故選：D
③由圖示紙帶可知，s₁=3.56cm-1.20cm=2.36cm，s₂=7.20cm-3.56cm=3.64cm，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔t=0.02×5=0.1s，
由△x=at²得：加速度a=$\frac{{s}_{2}-{s}_{1}}{{t}^{2}}=\frac{0.0364-0.0236}{0.01}$≈1.28m/s²；
④由圖象可知，當(dāng)F≠0時(shí)，加速度仍然為零，說明沒有平衡摩擦力或摩擦力平衡不足，即平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板的傾角過�。�
故答案為：①A；②D；③2.36；1.28；④過小

點(diǎn)評(píng) 解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)，然后熟練應(yīng)用物理規(guī)律來解決實(shí)驗(yàn)問題，注意探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，要保證盤與砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量；實(shí)驗(yàn)時(shí)要平衡摩擦力．