Question

（1）某校学习兴趣小组在研究“探索小车速度随时间变化的规律”的实验，图1是某次实验得出的纸带，所用电源的频率为
50H_Z，舍去前面比较密集的点，从0点开始，每5个连续点取1个计数点，标以1、2、3…．各计数点与0计数点之间的距离依次为
d₁=3cm，d₂=7.5cm，d₃=13.5cm，则：
（1）物体做______的运动，理由是______；
（2）物体通过1计数点的速度υ₁=______m/s；
（3）物体运动的加速度为a=______m/s²．

（2）某同学设计了一个探究加速度与物体所　受合外力F及质量M的关系实验．图2为实验装置简图，A为小车，B为打点计时器，C为装有砂的砂桶（总质量为m），D为一端带有定滑轮的长木板．
①若保持砂和砂桶质量m不变，改变小车质量M，分别得到小车加速度a与质量M及对应的数据如表1所示．
表1

次数	1	2	3	4	5
小车加速度a/（m?s-2）	1.98	1.48	1.00	0.67	0.50
小车质量M/kg	0.25	0.33	0.50	0.75	1.00
质量倒数/kg-1	4.00	3.00	2.00	1.33	1.00

根据表1数据，为直观反映F不变时a与M的关系，请在图3所示的方格坐标纸中选择恰当的物理量建立坐标系，并作出图线．
从图线中得到F不变时，小车加速度a与质量M之间存在的关系是______．
②某同学在探究a与F的关系时，把砂和砂桶的总重力当作　小车的合外力F，作出a-F图线如图4所示，试分析图线不过原点的原因是______，图线上部弯曲的原因是______．
③在这个实验中，为了探究两个物理量之间的关系，要保持第三个物理量不变，这种探究方法叫做______ 法．

Answer 1

解：（1）①从纸带上测量的数据d₁=3cm，d₂=7.5cm，d₃=13.5cm，可以得出：x₀₁=x₁₂=x₂₃，即相邻的计数点的时间间隔位移之差相等，所以物体做匀加速直线运动．
②因为每5个连续点取1个计数点，所以相邻的计数点之间的时间间隔为0.1s．
利用匀变速直线运动的推论
v₁==0.375m/sm/s．
③根据运动学公式△x=at²得：
a===1.5 m/s² ．
（2）①如图：

从图线中得到F不变时，小车加速度a与质量M之间存在的关系是成反比．
②从上图中发现直线没过原点，当F=0时，a≠0，也就是说当绳子上拉力为0时，小车的加速度不为0，说明小车的重力沿斜面分力大于摩擦力，所以原因是实验前平衡摩擦力时木板倾角太大．
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砂和砂桶的总重力．
从图象上可以看出：F从0开始增加，砂和砂桶的质量远小于车的质量，慢慢的砂和砂桶的重力在增加，那么在后面
砂和砂桶的质量就没有远小于车的质量呢，那么绳子的拉力与砂和砂桶的总重力就相大呢．
所以原因是没有满足砂和砂桶的总质量远小于小车质量M．
③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．
故答案为：（1）①匀加速直线，相邻的时间间隔位移之差相等
②0.375mm/s，③1.5m/s²
（2）①a与M成反比．
②实验前平衡摩擦力时木板倾角太大，没有满足砂和砂桶的总质量远小于小车质量M．
③控制变量．
分析：从纸带上测量的数据找出相邻的计数点的时间间隔位移之差相等．
纸带实验中，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推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度．
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．
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．
点评：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．
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．
对于实验我们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．
这样问题我们要从实验原理和减少实验误差方面去解决．