Question

17．某学习小组做“探究物体的加速度与力、质量的关系”实验，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，图中小车的质量用M表示，钩码的质量用m表示．要顺利完成该实验，则：
（1）还需要的测量工具有AC（填选项的字母代号）
A、刻度尺   B、弹簧秤   C、天平   D、秒表
（2）在实验过程中，下列说法正确的是BC（填选项的字母代号）
A、平衡摩擦力时，应将钩码用细线通过定滑轮系在小车上
B、实验中应调节定滑轮让拉动小车的细线与板面平行
C、实验中应先接通电火花计时器电源，再放开小车
D、实验中为减小误差应让小车质量远远小于钩码的总重量
（3）在保持小车所受合外力一定的情况下，对实验得到的一系列纸带进行处理，测得小车加速度a与其质量M的数据如表：（钩码质量m=30g）

实验次数	1	2	3	4	5	6
a（m•s-2）	1.51	1.23	1.00	0.86	0.75	0.67
M （kg）	0.20	0.25	0.30	0.35	0.40	0.45
1/M（kg-1）	5.00	4.00	3.33	2.86	2.50	2.22

为了寻求a 与M间的定量关系，请利用表中数据在如图所示的直角坐标系中，选取合适的横坐标及标度作出图象．
（4）根据上述图象得到的实验的结论是在误差范围内，物体得受力不变时，加速度与质量成反比．

Answer 1

分析 （1）根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT²和牛顿第二定律F=ma可知需要的测量工具有刻度尺和天平；
（2）探究加速度与拉力的关系实验时，要平衡摩擦力，平衡摩擦力时，要求小车在无动力的情况下平衡摩擦力，不需要挂任何东西．小车的加速度应根据打点计时器打出的纸带求出；平衡摩擦力时，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：mgsinθ=μmgcosθ，可以约掉m，只需要平衡一次摩擦力．操作过程是先接通打点计时器的电源，再放开小车；
（3）如果作出a-M图象，却难以根据图象确定a与M是否是成反比，所以我们可以作出a-$\frac{1}{M}$的图象；
（4）根据图象得出结论．

解答 解：（1）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，故要用到刻度尺．
根据牛顿第二定律F=ma可知，需要知道小车的质量，故要利用天平测物体的质量．
故需要的测量工具有刻度尺和天平．
故选：AC
（2）A、平衡摩擦力时，应将绳从小车上拿去，轻轻推动小车，使小车沿木板运动，通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动，故A错误；
B、实验中应调节定滑轮让拉动小车的细线与板面平行，故B正确；
C、实验时，实验中应先接通电火花计时器电源，再放开小车，故C正确；
D、当钩码的质量远小于小车的质量时我们才可以认为小车的合力等于重物的重力，故D错误．
故选：BC
（3）由图表可知物体的加速度与物体的质量可能成反比，而如果作出a-M图象，却难以根据图象确定a与M是否是成反比，所以我们可以作出a-$\frac{1}{M}$的图象，只要a-$\frac{1}{M}$的图象是正比例函数图象就证明了a与M成反比例关系．作图时要先描点，再连线，连线时要让图线过坐标原点，且让尽可能多的点落在这条直线上，其它点尽可能均匀分布在直线的两侧．图象如下图所示．

（4）根据图象可知，在误差范围内，物体得受力不变时，加速度与质量成反比．
故答案为：（1）AC；（2）BC；（3）如图所示；（4）在误差范围内，物体得受力不变时，加速度与质量成反比．

点评 探究加速与力的关系实验时，要平衡摩擦力、应根据纸带求出小车的加速度，掌握实验的实验注意事项是正确解题的关键，明确用图想法处理数据时，要作直线，直线较为形象直观．