Question

15．利用如图甲所示实验装置，做“探究加速度与力、质量的关系”的实验．

（1）实验中，“保持小车质量不变的情况下，探究加速度与力的关系”，再“保持作用力不变，探究加速度与质量的关系”．这种探究物理规律科学研究方向法叫做B．
A．类比法  B．控制变量法  C．等效替代法  D．理想模型法
（2）为了抵消摩擦阻力对实验的影响，该同学需要进行平衡摩擦阻力的操作．下列做法正确的是D．
A．将木板带有滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动
B．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使水上车在钩码拉动下恰好做匀加速运动
C．将木板带有滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动
D．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动
（3）如图乙所示是张力同学某次实验时打出的一条纸带，O、A、B、C、D为纸带上选取的4个计数点，已知两个计数点之间还有四个点没有画出，交流电的频率为50Hz．根据纸带上提供的数据，可以求出这次实验小车运动的加速度为0.50m/s²，打点计时器打B点是的速度为0.70m/s（结果保留2位有效数字）．
（4）保持小车的质量一定，某同学得到小车运动的加速度与力的关系的数据如表所示，请先根据表格中的数据在坐标纸中描出遗漏的点，再作出a-F图象如图，并根据图象求得该小车的质量为1.0kg．（保留两位有效数字）

加速度a（m/s2）	小车受到的合力F/N
0.9	1.0
2.1	2.0
3.0	3.0
3.9	4.0
5.0	5.0

Answer 1

分析 （1）实验要探究三个变量之间的关系，应采用控制变量法研究；
（2）平衡摩擦力的时候，小车要挂上纸带，且平衡掉摩擦力的标志是，放开手，轻推小车小车能匀速运动；
（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B点时小车的瞬时速度大小；
（4）根据描点法作出图象，根据图象的斜率表示质量的倒数求解质量．

解答 解：（1）实验要探究三个变量之间的关系，应采用控制变量法研究，即“保持小车质量不变的情况下，探究加速度与力的关系”，再“保持作用力不变，探究加速度与质量的关系”．
故选：B
（2）在平衡摩擦力的时候，需要把纸带也挂在小车上，也就是我们不仅仅平衡掉小车受到的摩擦力，还需要平衡由纸带造成的摩擦阻力，即将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动，故D正确．
故选：D
（3）相邻两个记数点之间还有四个打出点，因此相邻两个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，有：
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.0670+0.0720}{0.2}$=0.70m/s
根据匀变速直线运动推论△x=aT²，可得：a=$\frac{{x}_{BD}-{x}_{AC}}{4{T}^{2}}=\frac{0.0719+0.0779-0.0670-0.0619}{0.04}$=0.50m/s²；
（4）根据描点法作出图象，如图所示：

根据牛顿第二定律得：F=Ma，解得：a=$\frac{1}{M}F$，则a-F图象的斜率表示质量的倒数，
根据图象可知，斜率k=$\frac{3-0}{3-0}=1$.0，则质量M=$\frac{1}{k}=1.0kg$
故答案为：（1）B；（2）D；（3）0.50；0.70；（4）如图所示；1.0

点评 该实验的重要一步就是平衡摩擦力，注意控制变量法在实验中的使用，还借助实验考查了匀变速直线的规律以及推论的应用，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用，提高解决问题能力．