Question

“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图1所示．
（1）打点计时器是一种计时仪器，其电源频率为50Hz，常用的电磁式打点计时器和电火花计时器，使用的都是

 

（填“直流电”或“交流电”），它们是每隔

 

s打一个点．
（2）某同学在实验中．打出的一条纸带如图2所示，他选择了几个计时点作为计数点，相邻两计数点间还有4个计时点没有标出，其中s₁=7.06cm、s₂=7.68cm、s₃=8.30cm、s₄=8.92cm，那么打b点的瞬时速度大小是

 

m/s；纸带加速度的大小是

 

m/s²（计算结果保留两位有效数字）．
（3）本实验采用的实验方法是

 

A．控制变量法  B．理想实验法
C．等效替代法  D．实验推理法
（4）某同学将长木板右端适当垫高，其目的是

 

．但他把长木板的右端垫得过高，使得倾角过大．用a表示小车的加速度，F表示细线作用于小车的拉力．他绘出的a-F关系图象是

 

Answer 1

分析：（1）打点计时器是使用交流电的计时仪器，打点时间间隔等于交流电的周期．
（2）因做匀变速运动，通过某段时间内的平均速度等于，这段时间中时刻的瞬时速度；再由做匀变速运动的物体在相邻的相等时间间隔内的位移之差等于定值at²，据此可以求出纸带的加速度．
（3）加速度与物体质量、物体受到的合力有关，在探究加速度与物体质量、受力关系的实验中，应该使用控制变量法．
（4）实验前需要平衡摩擦力，平衡摩擦力时，如果木板垫起的太高，过度平衡摩擦力，小车重力平行于木板方向的分力大于小车受到的摩擦力，在不施加拉力时，小车已经有加速度，a-F图象不过坐标原点，在a轴上有截距．

解答：解：（1）打点计时器是一种计时仪器，其电源频率为50Hz，常用的电磁式打点计时器和电火花计时器，使用的都是交流电，它们是每隔T=

1

f

=0.02s打一个点．
（2）根据某段时间内的平均速度等于这段时间内的中时刻的瞬时速度，
则有b点的瞬时速度大小是：vb=

sac

tac

=

s1+s2

2×0.1s

=

0.0706+0.0768

0.2

m/s=0.737m/s；
因结果取两位有效数字，则v_b=0.74m/s；
计数点间的时间间隔t=0.02×5s=0.1s，纸带（小车）做匀变速运动，由△x=at²可知，纸带加速度
a=

a1+a2

2

=

s3-s1+s4-s2

4t2

=

0.0830-0.07060+0.0892-0.0768

4×0．12

m/s2≈0.62m/s²．
（3）探究加速度与力的关系时，要控制小车质量不变而改变拉力大小；
探究加速度与质量关系时，应控制拉力不变而改变小车质量；
这种实验方法是控制变量法．
所以选择：A．
（4）将长木板右端适当垫高，其目的是平衡摩擦力；把长木板的右端垫得过高，使得倾角过大，小车所受重力平行于木板的分力大于小车受到的摩擦力，小车受到的合力大于细线的拉力，在小车不受力时，小车已经具有一定的加速度，a-F图象不过原点，在a轴上有截距，因此他绘出的a-F关系图象是C，故C正确，ABD错误．
故答案为：（1）交流电；0.02；（2）0.74；0.62；（3）故选：A；（4）平衡摩擦力；故选：C．

点评：要知道验证牛顿第二定律实验的注意事项，要会处理实验数据，能根据打出的纸带求出物体的加速度、物体的瞬时速度．要掌握应用图象法处理实验数据的方法．