Question

9．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，小车与车上砝码的总质量为m₁，悬吊着的砝码盘和盘中砝码的总质量为m₂，
（1）下列措施中不需要和不正确的是：BC
A．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；
B．实验中应先放小车，然后再开打点计时器的电源；
C．每次改变拉小车拉力后都需要重新平衡摩擦力；
D．实验通过描绘a-F图象来确定加速度a与力F的关系；
E．实验通过描绘a-$\frac{1}{m}$图象来确定加速度a与质量m的关系；
（2）当m₁与m₂的大小关系满足m₂＜＜m₁时，才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的总重力．
（3）平衡摩擦力后，保持小车的质量不变的情况下．挂上砝码盘，然后向砝码盘中添加砝码，测量小车的加速度．砝码盘中砝码总重力F与小车的加速度a的实验数据如表：

F（N）	0.196	0.392	0.588	0.784	0.980
a（m•s-2）	0.69	1.18	1.66	2.18	2.70

请根据实验数据作出a-F的关系图象．
（4）根据提供的试验数据作出的a-F图线不通过原点，请说明主要原因是未计入砝码盘的重力．．

Answer 1

分析 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．根据图中的数据，合理的设计横纵坐标的刻度值，据数据确定个点的位置，将个点用一条直线连起来，延长交与坐标轴某一点．知道为什么需要平衡摩擦力以及不平衡摩擦力带来什么问题．

解答 解：（1）A、实验中需平衡摩擦力，使小车受到合力就是细绳对小车的拉力，故A正确．
B、实验时应先接通电源，再释放小车，故B错误．
C、改变小车的拉力，不需重新平衡摩擦力，故C错误．
D、因为a与m成正比，实验通过描绘a-F图象来确定加速度a与力F的关系，故D正确；
E．因为a与m成反比，实验通过描绘a-$\frac{1}{m}$图象来确定加速度a与质量m的关系，故E正确．
本题选不需要和不正确的，故选：BC．
（2）对整体分析，a=$\frac{{m}_{2}g}{{m}_{1}+{m}_{2}}$，绳子的拉力T=${m}_{1}a=\frac{{m}_{1}{m}_{2}g}{{m}_{1}+{m}_{2}}=\frac{{m}_{2}g}{1+\frac{{m}_{2}}{{m}_{1}}}$，当m₂＜＜m₁时，才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的总重力．
（3）如图所示，

（4）a-F图线，不通过原点的主要原因是未放入砝码时，小车已有加速度，可以判断未计入砝码盘的重力．
故答案为：（1）BC，（2）m₂＜＜m₁，（3）如图所示，（4）未计入砝码盘的重力．

点评 对于实验问题需要结合物理规律去解决．处理图象问题要注意图线的斜率、交点、拐点、面积等意义，能正确理解这些量的意义则很多问题将会迎刃而解．
对于实验我们要清楚每一项操作存在的理由．其中平衡摩擦力的原因以及做法在实验中应当清楚．