Question

14．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示
（1）為了探究加速度與力的關(guān)系，應(yīng)保持質(zhì)量不變；為了直觀地判斷加速度a與力F的數(shù)量關(guān)系，應(yīng)作出a-F圖象（選填“a-F”或“a-$\frac{1}{F}$”）．
（2）為了探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，應(yīng)保持拉力F不變；為了直觀地判斷加速度a與質(zhì)量m的數(shù)量關(guān)系，應(yīng)作a-$\frac{1}{m}$圖象（選填“a-m”或“a-$\frac{1}{m}$”）
（3）為減小實(shí)驗(yàn)誤差，盤和砝碼的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量．
（4）圖2為某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶，計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s．他從比較清晰的點(diǎn)起，每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)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(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，分別求出打各計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的速度．其中打計(jì)數(shù)點(diǎn)3時(shí)小車的速度為0.46m/s．小車的加速度a=1.2m/s²（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1、2、3）“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，研究三者關(guān)系必須運(yùn)用控制變量法，正確理解控制變量法的應(yīng)用即可解答；
（3）明確砝碼質(zhì)量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，從而明確滿足砝碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時(shí)，才能認(rèn)為拉力等于砝碼的重力；
（4）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上3點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大�。桓鶕�(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小

解答 解：（1）加速度與F成正比，故該同學(xué)要探究小車的加速度a和力F的關(guān)系，應(yīng)該保持質(zhì)量M不變；作出a-F圖象；
（2）加速度與質(zhì)量成反比，故要探究小車的加速度a和質(zhì)量m的關(guān)系，應(yīng)該保持細(xì)線對(duì)車的拉力F不變，做出a-$\frac{1}{m}$圖象；
（3）為減小實(shí)驗(yàn)誤差，盤和砝碼的質(zhì)量應(yīng)比小車的質(zhì)量小得多，才可以用盤和砝碼的重力來表示小車的拉力，．
（4）每打五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，又因打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)，所以相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間T=0.1s；
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上3點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大�。�
v₃=$\frac{{x}_{24}}{2T}$=$\frac{4.00+5.19}{2×0.1}$cm/s=46cm/s=0.46m/s
根據(jù)紙帶的數(shù)據(jù)得相鄰的相等的時(shí)間間隔位移之差幾乎相等，所以小車做的為勻加速直線運(yùn)動(dòng)．
設(shè)0到1之間的距離為x₁，以后各段分別為x₂、x₃、x₄，
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)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(zhǔn)確的求解加速度，我們對(duì)兩個(gè)加速度取平均值得：
a=$\frac{1}{2}$（a₁+a₂）
即：a=$\frac{（4.00+5.19）-（1.6+2.81）}{4×0.01}$cm/s²=120cm/s=1.2m/s²
故答案為：（1）質(zhì)量；a-F；  （2）拉力F；a-$\frac{1}{m}$（3）遠(yuǎn)小于；（4）0.1；0.46； 1.2．

點(diǎn)評(píng) 對(duì)于實(shí)驗(yàn)我們要明確實(shí)驗(yàn)原理、具體實(shí)驗(yàn)操作以及數(shù)據(jù)處理等，同時(shí)要清楚每一項(xiàng)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(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問題的能力，在平時(shí)練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的理解與應(yīng)用．