Question

如图为某同学设计的“探究加速度与物体所受合力及质量的关系”实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，C为装有砝码的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板。在实验中细绳对小车拉力等于砝码和小桶的总重力，小车运动加速度可用纸带上的点求得。

（1）为了研究加速度跟力和质量的关系，应该采用的研究实验方法是__________。

A．控制变量法         B．假设法

C．理想实验法         D．图象法

（2）关于该实验，下列说法中不正确的是　  　。

A．砝码和小桶的总质量要远大于小车的质量

B．为消除摩擦力对实验的影响，可以把木板D的左端适当垫高

C．电火花计时器使用交流电源

D．木板D的左端被垫高后，图中细线应保持与木板平行

（3）图是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），计数点间的距离如图所示。根据图中数据可得出表格1中空白处的数据应是         。

表格1

计数点	1	2	3	4	5	6
瞬时速度/( m·s-1)	0.165	0.215		0.314	0.364	0.413

由纸带求出小车的加速度=            m/s^２ （加速度保留2位有效数字）

（4）在“探究加速度与质量的关系”时，保持砝码和小桶质量不变，改变小车质量，分别测得小车的加速度与对应的质量数据如表格2。

表格2

次数	1	2	3	4	5
小车的加速度a/( m·s-2)	1.25	1.00	0.80	0.50	0.40
小车的质量m/kg	0.400	0.500	0.625	1.000	1.250
小车质量的倒数m-1/kg-1	2.50	2.00	1.60	1.00	0.80

利用表格2中的数据，在图所示的坐标纸中作出与关系的图像。

（5）上题中该小车受到的拉力为       N。

 

Answer 1

【答案】

（1）A（2）A （3）0.264 、0.50（或0.49）  

（4）如图所示。

(5) 0.50

【解析】

试题分析：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注意事项．

该实验采用的是控制变量法研究，其中加速度、质量、合力三者的测量很重要．加速度利用打点计时器测量计算，质量利用天平测量，为消除摩擦力对实验的影响，可以把木板D的左端适当垫高，砝码和小桶的总重力要远小于小车的重力，可使小车的合力近似等于砝码和小桶的总重力来测量．

（1）为了研究加速度跟力和质量的关系，需要固定一个量不变，研究另外两个量的关系，采用的研究实验方法是控制变量法，故选A。

（2）该实验的研究对象是小车，采用控制变量法研究．当质量一定时，研究小车的加速度和小车所受合力的关系．为消除摩擦力对实验的影响，可以把木板D的左端适当垫高，以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小车的合力就是绳子的拉力．

设小车的质量为M，砝码和小桶的质量为m，根据牛顿第二定律得：

对m：

对M：

解得： 

当m＜＜M时，即当砝码和小桶的总重力要远小于小车的重力，绳子的拉力近似等于砝码和小桶的总重力，A错误。

C、电火花和电磁计时器都使用交流电源．故C正确．

D、木板D的左端被垫高后，图中细线应保持与木板平行，那么小车的合力就等于绳子的拉力．故D正确。

故选A．．

（3）每相邻两计数点间还有4个打点，说明相邻的计数点时间间隔为0.1s．

根据匀变速直线运动规律知道3点的瞬时速度等于2点到4点的平均速度．

，选一段过程运用加速度公式,．

（4）直观反映两个物理量的关系是要找出这两个量的线性关系，即画出直线图象．见图

（5）根据牛顿第二定律：F=ma得出：上题中该小车受到的拉力F为0.5N．

考点：探究加速度与物体质量、物体受力的关系．

点评：书本上的实验，我们要从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚．能够把所学的物理规律运用到实验问题中．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和，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度．