Question

13．图1为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置示意图．实验小组利用此装置来探究：在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系．图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源．

①本实验应用的实验方法是A
A．控制变量法      B．理想实验法
②下列说法中正确的是D
A．在探究加速度与质量的关系时，应改变拉力的大小
B．在探究加速度与力的关系时，应该改变小车的质量
C．在探究加速度a与质量m的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出a-m图象
D．当小车的质量远大于砝码盘和砝码的总质量时，才能近似认为细线对小车的拉力大小等于砝码盘和砝码的总重力大小
③图2是试验中得到的一条纸带，两个相邻计数点的间距为s₁、s₂．由图可读出s₁=2.36cm，由此求得加速度的大小 a=1.28m/s²．（保留小数点后两位有效数字）
④图3为实验小组以细线对小车的拉力F为横坐标，小车的加速度a为纵坐标，在坐标纸上作出a-F关系图线．图线不过原点的主要原因是平衡摩擦力时长木板的倾角过小（填“过大”或“过小”）．

Answer 1

分析 ①由于该实验涉及的物理量较多，因此该实验采用的是控制变量法研究加速度、质量、合力三者之间的关系；
②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．
③由图示刻度尺读出两计数点间的距离；根据匀变速运动的推论△x=at²求出小车的加速度．
④根据图象的特点，当F≠0时，加速度仍然为零，说明合力为零，原因是没有平衡摩擦力，或平衡的不够．

解答 解：①该实验是探究加速度与力、质量的三者关系，研究三者关系必须运用控制变量法，故BC错误，A正确．
故选：A．
②A、该实验采用的是控制变量法研究，即保持一个量不变，研究其他两个量之间的关系，在探究加速度与质量的关系时，应保持拉力的大小不变，故A错误；
B、在探究加速度与外力的关系时，应该保持小车的质量不变，故B错误；
C、要直观的反映两个量之间的关系，可以通过作图来解决．但是只有作出一条直线，才可以直观的反映两个变量之间的关系．在探究加速度a与质量m的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出a-$\frac{1}{m}$图象，故C错误；
D、设小车的质量为M，砝码盘和砝码的质量为m，设绳子上拉力为F，对小车根据牛顿第二定律有：
F=Ma ①
对砝码盘和砝码有：mg-F=ma ②
$F=\frac{mgM}{M+m}=\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，由此可知当M＞＞时，砝码盘和砝码的重力等于绳子的拉力，故D正确．
故选：D
③由图示纸带可知，s₁=3.56cm-1.20cm=2.36cm，s₂=7.20cm-3.56cm=3.64cm，计数点间的时间间隔t=0.02×5=0.1s，
由△x=at²得：加速度a=$\frac{{s}_{2}-{s}_{1}}{{t}^{2}}=\frac{0.0364-0.0236}{0.01}$≈1.28m/s²；
④由图象可知，当F≠0时，加速度仍然为零，说明没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不足，即平衡摩擦力时长木板的倾角过小．
故答案为：①A；②D；③2.36；1.28；④过小

点评 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，然后熟练应用物理规律来解决实验问题，注意探究加速度与力、质量的关系时，要保证盘与砝码的质量远小于小车的总质量；实验时要平衡摩擦力．