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15.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中:

(1)在“探究加速度与质量”的关系时,为了直观地判断加速度a与战狼M的关系,应作a-$\frac{1}{M}$图象(选填“a-M”或者“a-$\frac{1}{M}$”);
(2)某同学采用如图甲所示的实验装置,为了使实验中能将砝码和砝码盘的总重力当作小车受到的合外力,以下步骤必须采用的有BC.
A.保证小车下面的长木板水平放置
B.将小车下面的长木板右端适当垫高以平衡摩擦力
C.使小车质量远远大于砝码和砝码盘的总质量
D.使小车质量远远小于砝码和砝码盘的总质量
(3)已知打点计时器使用的交流电频率为f=50Hz,即每隔0.02s打一个点.图乙中A、B、C、D、E为依次选定的计数点,每相邻两个计数点间还有4个点未画出,利用图乙中给出的数据,则小车运动的加速度大小a=1.59m/s2,在D点处时的瞬时速度大小VD=0.678m/s(结果保留三位有效数字).

分析 (1)“探究加速度与力、质量的关系”实验中,研究三者关系必须运用控制变量法,通过图象得出两个物理量之间的关系,该图线需是线性图线;
(2)理解该实验的实验原理和数据处理以及注意事项,知道实验误差的来源;
(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C点时小车的瞬时速度大小.

解答 解:(1)为了探究加速度与质量的关系,应保持F不变,为了直观地判断加速度a与质量m的数量关系,应作a-$\frac{1}{M}$图象,此图象是一条直线.
(2)AB、实验中要平衡摩擦力,长木板的一端要垫高,所以不能水平放置,故A错误,B正确;
CD、以托盘作为研究对象有m2g-T=m2a
以小车作为研究对象有T=m1a
联立以上两式可得T=$\frac{{m}_{2}g}{1+\frac{{m}_{2}}{{m}_{\;}}}$,要使绳子拉力等于砝码和砝码盘的重力,即T=m2g,故有m2>>m1,即使小车质量远远大于砝码和砝码盘的总质量,故C正确,D错误;
故选:BC
(3)由于相邻的两个计数点之间还有4个点未画出,所以计数点间的时间间隔为T=0.1s,
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D点时小车的瞬时速度大小.
vD=$\frac{{x}_{CE}}{2T}=\frac{0.0599+0.0757}{0.2}=0.678m/s$
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2结合作差法得:a=$\frac{{x}_{CE}-{x}_{AC}}{4{T}^{2}}=\frac{0.0757+0.0599-0.0440-0.0280}{0.04}$=1.59m/s2
故答案为:(1)a-$\frac{1}{M}$;(2)BC;(3)1.59;0.678

点评 对于实验我们要明确实验原理、具体实验操作以及数据处理等,同时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,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.

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