Question

10．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中．
（1）在研究物体的“加速度、作用力和质量”三个物理量的关系时，我们用实验研究了小车“在质量一定的情况下，加速度和作用力的关系”；又研究了“在作用力一定的情况下，加速度和质量之间的关系”．这种研究物理问题的科学方法是B
A．建立理想模型的方法    B．控制变量法    C．等效替代法    D．类比法
（2）研究作用力一定时加速度与质量成反比的结论时，下列说法中正确的是D
A．平衡摩擦力时，应将装砂的小桶用细绳通过定滑轮系在小车上
B．每次改变小车质量时，要重新平衡摩擦力
C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源
D．在小车中增减砝码，应使小车和砝码的质量远大于砂和小桶的总质量
（3）某次实验中得到一条纸带，如图1所示，从比较清晰的点起，每5个计时点取一个计数点，分别标明0、l、2、3、4…，量得0与 1两点间距离x₁=30mm，1与2两点间距离x₂=36mm，2与3两点间距离x₃=42mm，3与4两点间的距离x₄=48mm，则，小车的加速度为0.60m/s²，小车在打计数点0时的瞬时速度为0.27 m/s．（交流电的频率为50HZ）

（4）某同学测得小车的加速度a和拉力F的数据如表所示：（小车质量保持不变）

F/N	0.20	0.30	0.40	0.50	0.60
a/m•s-2	0.10	0.20	0.28	0.40	0.52

①根据表中的数据在图2坐标图上作出a-F图象．
②图线不过原点的原因可能是没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够．
③图中的力F理论上指B，而实验中却用A表示．
（选填字母符号）
A．砂和砂桶的重力      B．绳对小车的拉力
C．沙子的重力            D．小车的重力．

Answer 1

分析 明确理想模型、控制变量、等效替代、类比等各种方法的应用即可正确解答本题．
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操作细节
了解打点计时器的构造、工作原理、工作特点等，比如工作电压、打点周期等，掌握基本仪器的使用，能够正确的使用打点计时器．正确根据匀变速直线运动的规律对纸带进行数据处理．

解答 解：（1）在研究物体的“加速度、作用力和质量”三个物理量的关系时，由于变量较多，因此采用了“控制变量法”进行研究，分别控制一个物理量不变，看另外两个物理量之间的关系，故ACD错误，B正确．
故选B．
（2）：A、平衡摩擦力时，应将绳从小车上拿去，轻轻推动小车，是小车沿木板运动，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、每次改变小车的质量时，小车的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力，故B错误；
C、实验时，应先放开小车，再接通打点计时器电源，由于小车运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理，故C错误；
D、当m＜＜M时，即当砝码和小桶的总重力要远小于小车的重力，绳子的拉力近似等于砝码和小桶的总重力，故D正确．
故选D．
（3）根据匀变速直线运动的推论得：a=$\frac{△x}{{T}^{2}}=\frac{0.036-0.03}{0.01}=0.60m/{s}^{2}$，
小车在打计数点1时的瞬时速度为v₁=$\frac{{x}_{1}+{x}_{2}}{2T}=\frac{0.03+0.036}{0.2}=0.33m/s$，
则小车在打计数点0时的瞬时速度为v₀=v₁-aT=0.33-0.60=0.27m/s，
（4）①根据描点法作出图象，如图所示：

②图象未过原点可能原因是没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够，导致有力但没有合力，则当然没有加速度产生；
③本实验将F当作绳对小车的拉力，实际上是砂和砂桶的重力，所以只有当砂和砂桶的重力远小于小车的质量时，才能使砂和砂桶的重力接近绳子拉小车的力．
故答案为：
（1）B；（2）D； （3）0.60，0.27；（4）①如图所示；②没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够；③B，A．

点评 在学习物理过程中掌握各种研究问题的方法是很重要的，要了解各种方法在物理中的应用．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．