Question

如圖甲所示是某同學(xué)設(shè)計(jì)的“探究加速度a與力F、質(zhì)量m的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置圖，實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為細(xì)繩對(duì)小車(chē)?yán)�力F等于砂和砂桶總重力，小車(chē)運(yùn)動(dòng)加速度．可由紙帶求得．
（1）該同學(xué)對(duì)于該實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)，下列說(shuō)法中正確的是

 

A．該實(shí)驗(yàn)應(yīng)用了等效替代的思想方法
B．該實(shí)驗(yàn)應(yīng)用了控制變量的思想方法
C．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先釋放小車(chē)后接通電源
D．實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為細(xì)繩對(duì)小車(chē)?yán)�力F等于砂和砂桶總重力，其前提必須保證砂和砂桶總質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小車(chē)的質(zhì)量
（2）如圖乙所示是該同學(xué)在某次實(shí)驗(yàn)中利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條紙帶，A、B、C、D、E、F是該同學(xué)在紙帶上選取的六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，其中計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有若干個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出，設(shè)相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T(mén)．該同學(xué)用刻度尺測(cè)出AC間的距離為S₁，BD間的距離為S₂，則打B點(diǎn)時(shí)小車(chē)運(yùn)動(dòng)的速度v_B=

 

，小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度a=

 

．

（3）某實(shí)驗(yàn)小組在實(shí)驗(yàn)時(shí)保持砂和砂桶質(zhì)量不變，改變小車(chē)質(zhì)量m，分別得到小車(chē)加速度a與質(zhì)量m及對(duì)應(yīng)的

1

m

數(shù)據(jù)如表中所示．根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖丙坐標(biāo)紙中作出F不變時(shí)a與

1

m

的圖象．

次數(shù)	1	2	3	4	5	6
小車(chē)加速度a/m?s-2	1.72	1.49	1.25	1.00	0.75	0.50
小車(chē)質(zhì)量m/kg	0.29	0.33	0.40	0.50	0.71	1.00
1 m /kg-1	3.50	2.50	2.50	2.00	1.40	1.00

Answer 1

分析：解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和注意事項(xiàng)．該實(shí)驗(yàn)采用的是控制變量法研究，其中加速度、質(zhì)量、合力三者的測(cè)量很重要．
利用中點(diǎn)時(shí)刻的速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度求解瞬時(shí)速度，并由a=

△x

t2

可求得加速度；
根據(jù)表格數(shù)據(jù)，作出a與

1

m

的圖象．

解答：解：（1）A、該實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象是小車(chē)，采用控制變量法研究，故A錯(cuò)誤，B正確；
C、如果先釋放紙帶再去接通電源的話，物體已經(jīng)向前走了一段距離了，甚至紙帶已經(jīng)全部通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器了，
所以實(shí)驗(yàn)時(shí)必須先接通電源后釋放小車(chē)，故C錯(cuò)誤；
D、為消除摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，可以把木板D的左端適當(dāng)墊高，以使小車(chē)的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小車(chē)的合力就是繩子的拉力．
設(shè)小車(chē)的質(zhì)量為M，砂和砂桶的質(zhì)量為m，根據(jù)牛頓第二定律得：
對(duì)m：mg-F_拉=ma
對(duì)M：F_拉=Ma
解得：F_拉=

mMg

M+ m

=

mg

1+ m M

，
當(dāng)m＜＜M時(shí)，即當(dāng)砂和砂桶的總重力要遠(yuǎn)小于小車(chē)的重力，繩子的拉力近似等于砂和砂桶的總重力；故D錯(cuò)誤．
故選：B
（2）相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T(mén)．該同學(xué)用刻度尺測(cè)出AC間的距離為S₁，BD間的距離為S₂，則打B點(diǎn)時(shí)小車(chē)運(yùn)動(dòng)的速度，
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律知道B點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于A點(diǎn)到C點(diǎn)的平均速度．
v_B=

xAC

tAC

=

S1

2T

由a=

△x

t2

可求得加速度a=

xBD-xAC

2T2

=

S2-S1

2T2

．
（3）直觀反映兩個(gè)物理量的關(guān)系是要找出這兩個(gè)量的線性關(guān)系，即畫(huà)出直線圖象．見(jiàn)圖

故答案為：（1）B（2）

S1

2T

，

S2-S1

2T2

．
（3）如圖

點(diǎn)評(píng)：書(shū)本上的實(shí)驗(yàn)，我們要從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)這幾點(diǎn)去搞清楚．
能夠把所學(xué)的物理規(guī)律運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)問(wèn)題中．紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)推論可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度和加速度．