Question

7．如图1所示是某同学《探究加速度与力、质量的关系》的实验装置．

（1）图2是某同学在正确操作下获得的一条纸带，A、B、C、D、E每两点之间还有4个计时点没有标出，相邻两计时点间的时间间隔为0.02s．该同学在图中标出测量的距离时，忘记写下BC和CD的数值，只标记下了AB和DE的数值．但他仍然算出了加速度的数值，则滑块的加速度大小为0.61m/s²（结果保留两位有效数字）．通过多次实验，在保证滑块质量不变的情况下，实验中测得滑块的加速度a和细线拉力F（用沙桶和沙的总重力代替）的资料如表所示．

F/N	0.20	0.30	0.40	0.50
a/（m/s2）	0.10	0.21	0.29	0.40

（2）请你根据表中的数据在图3中作a-F图线．
（3）根据图线可求出滑块的质量是1kg
（4）图线在F轴上截距的物理意义是小车运动过程中受到的阻力
（5）在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图1所示的装置．则下列说法中正确的是AC
A．本实验主要采用控制变量的方法来研究加速度与力、质量的关系
B．在探究加速度与外力的关系时，应该改变小车的质量
C．在探究加速度与质量的关系时，作出a-$\frac{1}{m}$图象容易更直观判断出二者间的关系
D．无论在什么条件下，细线对小车的拉力大小总等于砝码盘和砝码的总重力大小．

Answer 1

分析 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．
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．
采用描点法作图，绘出一条倾斜的直线．
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；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．

解答 解：（1）由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s，
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，得：
a=$\frac{0.0303-0.0121}{3×0.1}$=0.61m/s²
（2））运用描点法得：

（3）根据F=ma得：
a=$\frac{F}{m}$，所以a-F图线的斜率倒数表示滑块的质量，
根据图象得图线的斜率大小是1，所以滑块的质量是1kg．
（4）图线在F轴上截距的物理意义是小车运动过程中受到的阻力；
（5）A、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A正确．
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正确．
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，
以整体为研究对象有mg=（m+M）a
解得：a=$\frac{mg}{M+m}$
以M为研究对象有绳子的拉力为：F=Ma=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$
显然要有F=mg必有m+M=M，故有M＞＞m，即只有M＞＞m时才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力．故D错误．
故选：AC
故答案为：（1）0.61； （2）如图；（3）1；（4）小车运动过程中受到的阻力；（5）AC

点评 要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用．
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．
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．其中平衡摩擦力的原因以及做法在实验中应当清楚．