Question

13．某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验，如图甲所示为实验装置简图．（交流电的频率为50Hz）
（1）图乙所示为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为1.3m/s²；
（2）保持小盘及盘中砝码的质量不变，改变小车质量m，分别得到小车的加速度a与小车质量m及对应的$\frac{1}{m}$的数据如表：

a/（m•s-2）	1.90	1.72	1.49	1.25	1.00	0.75	0.50	0.30
m/kg	0.25	0.29	0.33	0.40	0.50	0.71	1.00	1.67
$\frac{1}{m}$/kg-1	4.00	3.45	3.03	2.50	2.00	1.41	1.00	0.60

请在如图丙所示的坐标纸中画出a-$\frac{1}{m}$的图象
（3）为了用细线的拉力表示小车受到的合外力，实验操作时必须首先平衡摩擦力．该操作是否成功判断的依据是打出的纸带点迹均匀．

Answer 1

分析 （1）根据逐差法△x=aT²可求出物体的加速度．
（2）根据表格中数据采用描点法画出图象．
（3）探究加速度与力的关系实验时，需要平衡摩擦力，平衡摩擦力时，要求小车在无拉力的情况下平衡摩擦力，不需要挂任何东西，当小车做匀速运动时，平衡摩擦力完毕．

解答 解：（1）由于交流电的频率为50Hz，故打点时间间隔为0.02s，所以每两个计数点之间的时间间隔为T=0.04s，利用逐差法△x=aT²可得
（x₃+x₄）-（x₁+x₂）=4aT²
则a=$\frac{0.0772+0.0721-0.067-0.0619}{0.0{4}^{2}}$=1.3m/s²
（2）根据图表在坐标纸上描点，然后用一条直线将这些点和坐标原点连接起来，图象如图所示；
（3）实验首先要平衡摩擦力，使小车受到合力就是细绳对小车的拉力，若打出的纸带点迹均匀，则小车做匀速直线运动，平衡摩擦力成功．
故答案为：（1）1.3；（2）如图所示；（3）平衡摩擦力；打出的纸带点迹均匀．

点评 本题考查了实验注意事项、实验数据处理分析，知道实验原理及注意事项即可正确解题；探究加速度与力、质量的关系实验时，要平衡小车受到的摩擦力，不平衡摩擦力、或平衡摩擦力不够、或过平衡摩擦力，小车受到的合力不等于钩码的重力．