Question

（1）如图甲所示为“用DIS（位移传感器、数据采集器、计算机）研究加速度和力的关系”的实验装置，
  ①在该实验中必须采用控制变量法，应保持

小车的总质量

不变，用钩码所受的重力作为小车所受外力，用DIS测小车的加速度．
②改变所挂钩码的数量，多次重复测量．在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线（如图乙所示）．分析此图线的OA段可得出的实验结论是

在质量不变的条件下，加速度与合外力成正比．

．
③此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是

C

A．小车与轨道之间存在摩擦    B．导轨保持了水平状态
C．所挂钩码的总质量太大      D．所用小车的质量太大
（2）某小组得到了如图所示的纸带（两计数点间还有四个点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为50H_Z的交流电，则两计数点间的时间间隔为

0.1

s，根据纸带可求出小车的加速度大小为

0.520

m/s²（保留三位有效数字）．打D点时小车的速度为

0.276

m/s（保留三位有效数字）．

Answer 1

分析：（1）①本实验要探究加速度、力、质量三个变量之间的关系，应采用控制变量法研究．
②根据数学知识分析得出结论：在质量不变的条件下，加速度与合外力成正比．
③本实验是在小车质量远大于钩码的质量时，用砂和小砂桶的重力代替绳子的拉力，根据此条件分析误差产生的原因．
（2）两计数点间的时间间隔等于电源频率的倒数．根据逐差法和匀变速运动的推论△x=aT²求出加速度．打D点时小车的速度等于CE间的平均速度．

解答：解：（1）①本实验要探究加速度、力、质量三个变量之间的关系，当研究加速度和力的关系时，要保持小车的总质量不变．
②由图知，在质量不变的条件下，加速度与合外力成正比．
③本实验是在小车质量远大于钩码的质量时，用钩码的重力代替绳子的拉力F，随着F增大，说明钩码的重力增大，因此小车质量不再满足远大于钩码的质量，加速度不可能一直均匀增大，加速度的增大幅度将逐渐减小．
故选C．
（2）两计数点间的时间间隔为T_周=

1

f

=

1

50

Hz=0.02Hz．
纸带上从左往右两个点之间的位移依次记着s₁到s₆，计数点间的时间间隔为T=0.1s．
以a表示加速度，根据匀变速直线运动的规律，有
a=

(s4+s5+s6)-(s1+s2+s3)

9T2

=

(3.02+3.54+4.06)-(1.46+1.98+2.50)

9×0．12

×10-2=0.520m/s²．
v_D=

s3+s4

2T

=

2.50+3.02

2×0.1

×10-2m/s=0.276m/s．
故答案为：
（1）小车的总质量；
（2）在质量不变的条件下，加速度与合外力成正比．C
（3）0.02，0.520，0.276．

点评：本题要懂得控制变量法，能够知道相邻的计数点之间的时间间隔．要注意单位的换算．解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项．其中平衡摩擦力的原因以及做法在实验中应当清楚．