Question

如图1为某同学设计的“探究加速度与物体所受合力F及质量m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．在实验中认为细线对小车拉力F的大小等于砝码和小桶的总重力，小车运动加速度a可用纸带上的点求得．
（1）本实验应用的实验方法是

 

A．控制变量法          B．假设法
C．理想实验法          D．等效替代法
（2）实验过程中，电火花计时器应接在

 

（选填“直流”或“交流”）电源上．调整定滑轮，使

 

．
（3）图2是实验中获取的一条纸带的一部分，其中0、1、2、3、4是计数点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图所示，打“3”计数点时小车的速度大小为

 

m/s，由纸带求出小车的加速度的大小a=

 

 m/s²．（计算结果均保留2位有效数字）
（4）在“探究加速度与力的关系”时，保持小车的质量不变，改变小桶中砝码的质量，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F关系图线如图3所示，该图线不通过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因为

 

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Answer 1

分析：（1）加速度与物体质量、物体受到的合力有关，在探究加速度与物体质量、受力关系的实验中，应该使用控制变量法．
（2）电火花打点计时器应使用交流电源，为了使绳子的拉力等于合力，绳子的方向应与长木板平行；
（3）根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT²，可以求出加速度的大小，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上打3点时小车的瞬时速度大小．
（4）实验时应平衡摩擦力，没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，a-F图象在F轴上有截距；平衡摩擦力过度，在a-F图象的a轴上有截距．

解答：解：（1）探究加速度与力的关系时，要控制小车质量不变而改变拉力大小；
探究加速度与质量关系时，应控制拉力不变而改变小车质量，这种实验方法是控制变量法．
故选：A
（2）电火花计时器应接在交流电源上．调整定滑轮高度，使细线与长木板平行．
（3）根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度得：
v3=

x3+x4

2T

=

0.024+0.0288

0.2

=0.26m/s
根据作差法得：
a=

x4+x3-x2-x1

4T2

=

0.0288+0.0240-0.0189-0.0140

0.04

=0.49m/s²．
（4）由图象可知，a-F图象在a轴上有截距，这是由于平衡摩擦力过度造成的
故答案为：（1）A；（2）交流；细线与木板平行；（3）0.26；0.49；（4）平衡摩擦力过度．

点评：本题考查了打点计时器的应用及打出的纸带的处理方法，有利于学生基本知识的掌握，同时也考查了学生对实验数据的处理方法，及试验条件的掌握，难度适中．