Question

15．如图甲为某同学设计的“探究加速度与物体所受合力F及质量m的关系”实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，C为装有砝码的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板，在实验中细线对小车拉力F等于砝码和小桶的总重力，小车运动的加速度a可用纸带上的点求得．

（1）（多选）关于该实验，下列说法中正确的是ABD．
A．用砝码和小桶的总重力来表示F，会产生偶然误差
B．为消除摩擦力对实验的影响，可以把木板D的左端适当垫高
C．使用电火花计时器时先使纸带运动，再接通电源
D．木板D的左端被垫高后，图中细线应保持与木板表面平行
（2）图乙是实验中获取的一条纸带的一部分，其中0、1、2、3、4是计数点，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），计数点间的距离如图所示，由纸带求出小车的加速度的大小a=0.50　m/s²．（加速度a的计算结果保留2位有效数字），计时器使用50Hz的交流电．
（3）在“探究加速度与质量的关系”时，保持砝码和小桶质量不变，改变小车质量m，分别测得小车的加速度a与对应的质量m数据如表：

次数	1	2	3	4	5
小车的加速度a/（m•s-2）	1.25	1.00	0.80	0.50	0.40
小车的质量m/kg	0.400	0.500	0.625	1.000	1.250
小车质量的倒数m-1/kg-1	2.50	2.00	1.60	1.00	0.80

利用表中数据，在丙图坐标纸中选择合适物理量为坐标轴建立坐标系，作出能直观反映a与m关系的图象．

Answer 1

分析 （1）根据探究加速度与物体所受合力F及质量m的关系实验操作以及注意事项进行判断；
（2）每相邻两计数点间还有4个打点，故相邻计数点的间隔是0.1s，再利用逐差法求出小车的加速度；
（3）要想直观作出反映a与m关系的图象，需要作出a-$\frac{1}{m}$图线，根据表中数据描点连线即可．通过作出的图象得出实验结论．

解答 解：（1）A、砝码和小桶的总重力不仅使小车获得加速度，也使砝码和小桶自身获得加速度，故小车受到的拉力要小于砝码和小桶的总重力，所以用砝码和小桶的总重力来表示F，对实验结果会产生误差，A正确；
B、为消除摩擦力对实验的影响，试验前需要先平衡摩擦力，具体方法是将木板D的左端适当垫高，B正确；
C、实验时应先接通电源，后释放纸带，C错误；
D、细线与木板平行时，可以使细线对小车的拉力全部用来使小车获得加速度，从而减小实验误差，D正确；
故选：ABD．
（2）用逐差法求小车运动的加速度
a=$\frac{（{x}_{3}+{x}_{4}）-（{x}_{1}+{x}_{2}）}{4{T}^{2}}$=$\frac{（2.40+2.88-1.40-1.89）×1{0}^{-2}}{4×（0.1）^{2}}m/{s}^{2}$=0.50m/s²
（3）要想直观作出反映a与m关系的图象，需要作出a-$\frac{1}{m}$图线，如图所示

从图象可得：在合外力一定时，物体的加速度与物体的质量成反比．
故答案为：（1）ABD；  （2）0.50；  如图所示．

点评 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．另外要掌握利用逐差法处理纸带有关问题．