Question

在“探究加速度与力、质量的关系”实验中：
（1）为了探究加速度与力的关系，应保持质量质量不变，为了直观地判断加速度a与力F的数量关系，应作出

 

图象（选填“a-F”或“a-

1

F

”）；为了探究加速度与质量的关系，应保持力一定力力，为了直观地判断加速度a与质量m的数量关系，应作

 

图象（选填“a-m”或“a-

1

m

”）；
（2）某同学采用了如图1所示的实验装置，为了使实验中能将砝码和砝码盘的总重力当作小车受到的合外力，以下步骤必须采用的有（多选）

 

A．保证小车下面的长木板水平放置
B．将小车下面的长木板右端适当垫高以平衡摩擦力
C．使小车质量远远大于砝码和砝码盘的总质量
D．使小车质量远远小于砝码和砝码盘的总质量
（3）图2为某次实验得到的纸带，实验数据如图，图中相邻计数点之间还有4个点未画出，根据纸带可求出小车的加速度大小为

 

m/s²．打D点时速度大小为

 

m/s．（保留三位有效数字）加速度方向为

 

（填向左、向右）
（4）该同学把砝码和砝码的总重量作为小车的拉力，并依次测出了小车的加速度．然后画出了如图3所示的图象，该图象虽是一条直线，但不通过坐标原点．原因是：

 

．

Answer 1

分析：（1）“探究加速度与力、质量的关系”实验中，研究三者关系必须运用控制变量法，正确理解控制变量法的应用即可解答；
（2）理解该实验的实验原理和数据处理以及注意事项，知道实验误差的来源．
（3）纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的两个推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度．
（4）当F≠0时，a=0．也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0，说明小车的摩擦力与绳子的拉力抵消．该同学实验操作中遗漏了平衡摩擦力这个步骤．

解答：解：（1）为了直观地判断加速度a与质量F的数量关系及a与m的数量关系，应作出直线图形．
所以该同学要探究小车的加速度a和力F的关系，应该保持质量M不变；作出a-F图象；
探究加速度与质量的关系时，应该保持细线对车的拉力F不变，做出a-

1

m

图象；
（2）A、该实验要平衡摩擦力，让绳子的拉力等于合外力，所以要将小车下面的长木板右端适当垫高以平衡摩擦力，故A错误，B正确；
C、当砝码和砝码盘的质量远小于小车的质量时才可以用砝码和砝码盘的重力来表示小车的拉力，故C正确，D错误．
（3）相邻计数点之间还有4个点未画出，说明相邻的计数点时间间隔为0.1s，
由图2可知，相邻两个计数点之间的位移差是个定值，△x=0.0772-0.0721=0.051m
利用匀变速直线运动的两个推论得出：
a=

△x

T2

=

0.051

0.1

=0.510m/s²
v_D=

x

t

=

0.0721+0.0772

0.2

=0.747m/s
从纸带上看出向左做匀加速直线运动，所以加速度的方向向左．
（4）从上图中发现直线没过原点，当F≠0时，a=0．也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0，说明小车的摩擦力与绳子的拉力抵消．该同学实验操作中遗漏了平衡摩擦力这个步骤．所以原因是没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够．
故答案为：（1）a-F，a-

1

m

；（2）BC；  （3）0.510；0.747；向左；（4）没有平衡摩擦或平衡不够

点评：对于实验我们要明确实验原理、具体实验操作以及数据处理等，同时要清楚每一项操作存在的理由，比如为什么要平衡摩擦力，为什么要先接通电源后释放纸带等．