Question

17．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，如圖甲所示為實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖．
（1）本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是A
A．控制變量法　　　　B．理想實(shí)驗(yàn)法　　　C．等效替代法　
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，為減小誤差，要保證砂和砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于（填“遠(yuǎn)大于”，“遠(yuǎn)小于”或“等于”）小車的質(zhì)量．
（3）圖乙是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分，其中0，1，2，3，4是計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)（圖中未標(biāo)出），計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示，交流電的頻率為50Hz，打“3”計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的速度大小為0.24m/s．

Answer 1

分析 （1）了解實(shí)驗(yàn)原理以及控制變量法的具體使用可正確解答；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知當(dāng)砂和桶的總質(zhì)量m要遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量M時(shí)，可將砂和桶的總重力看作小車的拉力；
（3）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過(guò)程中的平均速度．

解答 解：（1）在探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，由于變量較多，因此采用的是控制變量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，即：先保持F不變，驗(yàn)證小車的質(zhì)量m越小，a越大；再保持 小車的質(zhì)量m不變，驗(yàn)證 F越大，a越大；故A正確，B、C錯(cuò)誤．
故選：A
（2）該實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象是小車，采用控制變量法研究．當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，研究小車的加速度和小車所受合力的關(guān)系．
根據(jù)牛頓第二定律得：
對(duì)m：mg-F_拉=ma
對(duì)M：F_拉=Ma
解得：F_拉=$\frac{Mmg}{M+m}$=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$
當(dāng)M＞＞m時(shí)，即當(dāng)重物重力要遠(yuǎn)小于小車的重力，繩子的拉力近似等于重物的總重力．
（3）由于每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫出，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1s，
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過(guò)程中的平均速度，可以求出打紙帶上點(diǎn)3時(shí)小車的瞬時(shí)速度大�。�
v₃=$\frac{{x}_{24}}{2T}=\frac{（2.20+2.60）×1{0}^{-2}}{2×0.1}$=0.24m/s
故答案為：（1）A；
（2）遠(yuǎn)小于；
（3）0.24

點(diǎn)評(píng) 只要真正掌握了實(shí)驗(yàn)原理就能順利解決此類實(shí)驗(yàn)題目，而實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理都與實(shí)驗(yàn)原理有關(guān)，故要加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的學(xué)習(xí)和掌握．紙帶的處理在很多實(shí)驗(yàn)中都有涉及，對(duì)于速度和加速度的求法一定要牢固掌握．