Question

如圖1為某同學設計的“探究加速度與物體所受合力F及質量m的關系”實驗裝置簡圖，A為小車，B為電火花計時器，C為裝有砝碼的小桶，D為一端帶有定滑輪的長方形木板．在實驗中認為細線對小車拉力F的大小等于砝碼和小桶的總重力，小車運動加速度a可用紙帶上的點求得．
（1）本實驗應用的實驗方法是

 

A．控制變量法          B．假設法
C．理想實驗法          D．等效替代法
（2）實驗過程中，電火花計時器應接在

 

（選填“直流”或“交流”）電源上．調整定滑輪，使

 

．
（3）圖2是實驗中獲取的一條紙帶的一部分，其中0、1、2、3、4是計數點，每相鄰兩計數點間還有4個點（圖中未標出），計數點間的距離如圖所示，打“3”計數點時小車的速度大小為

 

m/s，由紙帶求出小車的加速度的大小a=

 

 m/s²．（計算結果均保留2位有效數字）
（4）在“探究加速度與力的關系”時，保持小車的質量不變，改變小桶中砝碼的質量，該同學根據實驗數據作出了加速度a與合力F關系圖線如圖3所示，該圖線不通過坐標原點，試分析圖線不通過坐標原點的原因為

 

．

Answer 1

分析：（1）加速度與物體質量、物體受到的合力有關，在探究加速度與物體質量、受力關系的實驗中，應該使用控制變量法．
（2）電火花打點計時器應使用交流電源，為了使繩子的拉力等于合力，繩子的方向應與長木板平行；
（3）根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT²，可以求出加速度的大小，根據勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上打3點時小車的瞬時速度大小．
（4）實驗時應平衡摩擦力，沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，a-F圖象在F軸上有截距；平衡摩擦力過度，在a-F圖象的a軸上有截距．

解答：解：（1）探究加速度與力的關系時，要控制小車質量不變而改變拉力大小；
探究加速度與質量關系時，應控制拉力不變而改變小車質量，這種實驗方法是控制變量法．
故選：A
（2）電火花計時器應接在交流電源上．調整定滑輪高度，使細線與長木板平行．
（3）根據勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度得：
v3=

x3+x4

2T

=

0.024+0.0288

0.2

=0.26m/s
根據作差法得：
a=

x4+x3-x2-x1

4T2

=

0.0288+0.0240-0.0189-0.0140

0.04

=0.49m/s²．
（4）由圖象可知，a-F圖象在a軸上有截距，這是由于平衡摩擦力過度造成的
故答案為：（1）A；（2）交流；細線與木板平行；（3）0.26；0.49；（4）平衡摩擦力過度．

點評：本題考查了打點計時器的應用及打出的紙帶的處理方法，有利于學生基本知識的掌握，同時也考查了學生對實驗數據的處理方法，及試驗條件的掌握，難度適中．