Question

【題目】在探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的活動中：

（1）某同學(xué)在接通電源進(jìn)行實驗之前，將實驗器材組裝成如圖所示。請你指出該裝置中的錯誤或不妥之處（至少兩處）： ； 。

（2）改正實驗裝置后，當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足 時，才可以認(rèn)為繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力。

（3）一組同學(xué)在先保持盤及盤中的砝碼質(zhì)量一定，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，以下做法正確的是______。

A．平衡摩擦力時，應(yīng)將盤及盤中的砝碼用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上

B．每次改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力

C．實驗時，先放開小車，再接通打點計時器電源

D．求小車運(yùn)動的加速度時,可用天平測出盤及盤中的砝碼質(zhì)量m以及小車質(zhì)量M，直接用公式求出

（4）在“探究加速度與合外力關(guān)系”時，作出了如圖所示的（a）、（b）圖象，圖（a）中三線表示實驗中小車的___________不同；圖（b）中圖線不過原點的原因是__________________。

（5）圖乙是上述實驗打出的一條紙帶，已知打點計時器的打點周期是0．02s，結(jié)合圖中給出的數(shù)據(jù)，求出小車運(yùn)動加速度的大小為______m/s2，并求出紙帶中P點瞬時速度大小為______m/s（計算結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）

（6）該同學(xué)在實驗中保持拉力不變，得到了小車加速度隨質(zhì)量變化的一組數(shù)據(jù)，如下表所示，請你在答題紙上的坐標(biāo)紙中選擇合適刻度并畫出能直觀反映出加速度與質(zhì)量關(guān)系的圖線。從圖線中可得出當(dāng)F不變時，小車加速度與質(zhì)量之間的關(guān)系是______________。

實驗次數(shù)	加速度 a/ m·s－2	小車與砝碼總質(zhì)量 m/kg	小車與砝碼總質(zhì)量的倒數(shù) m－1/kg－1
1	0．31	0．20	5．0
2	0．25	0．25	4．0
3	0．21	0．30	3．3
4	0．18	0．35	2．9
5	0．16	0．40	2．5

Answer 1

【答案】（1）不能使用干電池；釋放時小車距計時器太遠(yuǎn)。

（2）M遠(yuǎn)大于m（3）B（4）質(zhì)量、平衡摩擦力過度（5）4．0、2．6

（6）如圖；加速度與小車質(zhì)量近似成反比

【解析】試題分析：（1）該實驗中電磁打點計時器是利用4～6V的交流電源，電火花計時器是利用220V交流電源；不是直流電源．為了盡可能的利用紙帶在釋放前小車應(yīng)緊靠打點計時器；

（2）設(shè)小車的質(zhì)量為M，砝碼盤總質(zhì)量為m，將兩者看做一個整體，對整體有，對小車有，聯(lián)立可得，只有當(dāng)時，

（3）平衡摩擦力時，不應(yīng)將盤及盤中的砝碼用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上，故A錯誤；只要滿足，即就行，從式中可以看出與質(zhì)量無關(guān)，所以在實驗前平衡一次摩擦力即可，每次改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力，故B正確；實驗時，先接通電源，再釋放小車，故C錯誤．；小車的加速度應(yīng)該根據(jù)打點計時器打出的紙帶應(yīng)用勻變速運(yùn)動規(guī)律求出，加速度不能直接用公式求出，故D錯誤．

（4）根據(jù)牛頓第二定律，物體質(zhì)量一定時，加速度與合力成正比，即，a-F圖象是一條通過坐標(biāo)原點的直線，直線的斜率的倒數(shù)表示質(zhì)量，圖（a）中三條直線斜率不同，說明質(zhì)量不同；圖象（b）中拉力為零時小車有加速度，說明合力大于拉力，說明平衡摩擦力過度或平衡摩擦力時使平板傾角過大；

（5）由圖可知，兩計數(shù)點之間的時間間隔為；由逐差法可得：；

勻變速直線運(yùn)動中間時刻的瞬時速度等于該段時間內(nèi)的平均速度，故有：

（6）在合外力保持不變時，物體的加速度與物體的質(zhì)量成反比，故作出加速度與小車質(zhì)量倒數(shù)的關(guān)系圖象，如圖所示；

根據(jù)圖象可知，當(dāng)F不變時，小車加速度與質(zhì)量成反比．