Question

2．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中：
（1）为了探究加速度与质量的关系，应保持拉力不变（选填“拉力”或者“小车质量”）；为了直观地判断加速度a与质量m的关系，应作a-$\frac{1}{m}$图象（选填“a-m”、“a-$\frac{1}{m}$”、“a-F”或者“a-$\frac{1}{F}$”）．
（2）“探究加速度与力的关系”实验装置如图（A）所示．

为减小实验误差，盘和砝码的质量总应比小车的总质量小（选填“小”或“大”）得多；已知交流电的频率为50赫兹，图（B）为某同学在实验中打出的一条纸带，他从比较清晰的点起，每五个实验点取一个计数点，计数点分别为“0”、“1”、“2”、“3”、“4”，则相邻两计数点间的时间间隔为0.1s．由此可求得小车运动的加速度a=0.2m/s²，其中打计数点2时小车的速度v₂=0.19m/s，如果在测定匀变速直线运动的加速度时，交流电的频率变大，实验者仍然把它当成50赫兹，这样计算出的加速度值与真实值相比是偏小（填“偏大”、“偏小”、“不变”、“不能确定”）．
（3）某同学在探究加速度与外力间的关系实验中，得到的图象如图（C）所示，则出现此种现象的原因可能是没有平衡摩擦力．

Answer 1

分析 （1）明确实验原理，知道本实验中采用控制变量法，并知道应如何分析数据；
（2）知道本实验中拉力为砝码的重力，同时根据逐差法可求得加速度，根据平均速度可求得2点的瞬时速度；
（3）根据图象进行分析，明确截距的意义，从而明确实验中存在问题．

解答 解：（1）本实验采用控制变量法，故在分析加速度与质量的关系时，应控制拉力不变；由于a与m成反比，故为了直观描述关系，求出质量的倒数，作出a-$\frac{1}{m}$图象；
（2）为了将盘和砝码的重力等于小车的拉力，应将盘和砝码的质量远小于小车的质量；
计时器打点的时间间隔为0.02s．每五个点取一个计数点，则相邻两计数点间的时间间隔为0.1s．
由图可知，x₁=1.60cm=0.0160m；x₂=1.80cm=0.018m；x₃=2.00cm=0.0200m；x₄=2.20cm=0.0220m；
根据△x=aT²可得：
a=$\frac{（{x}_{3}+{x}_{4}）-（{x}_{1}+{x}_{2}）}{4{T}^{2}}$=$\frac{（0.0220+0.0200）-（0.0160+0.0180）}{4×0.01}$=0.2m/s；
打点2时的速度等于13间的平均速度，故v₂=$\frac{{x}_{2}+{x}_{3}}{2T}$=$\frac{0.018+0.020}{2×0.1}$=0.19m/s；
由△x=aT²得a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$，当电源频率变大时，求得的加速度的数值比真实值偏小．
（3）由图C可知，当拉力较大时才能产生加速度，故说明实验中没有平衡摩擦力；
故答案为：（1）拉力；a-$\frac{1}{m}$；（2）小；0.1；0.2；0.19；偏 小；（3）没有平衡摩擦力．

点评 本题考查了科学探究方法，要掌握常用的科学探究方法，提高我们的实验探究能力．并掌握牛顿第二定律的应用，同时学会受力分析．