Question

【題目】在探究“加速度與力、質量的關系”的活動中：

（1）某同學在接通電源進行實驗之前，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M與m的大小關系滿足 時，才可以認為繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力。

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

A．平衡摩擦力時，應將盤及盤中的砝碼用細繩通過定滑輪系在小車上

B．每次改變小車的質量時，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．求小車運動的加速度時,可用天平測出盤及盤中的砝碼質量m以及小車質量M，直接用公式求出

（4）在“探究加速度與合外力關系”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，結合圖中給出的數據，求出小車運動加速度的大小為______m/s2，并求出紙帶中P點瞬時速度大小為______m/s（計算結果均保留2位有效數字）

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

實驗次數	加速度 a/ m·s－2	小車與砝碼總質量 m/kg	小車與砝碼總質量的倒數 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。

（2）M遠大于m（3）B（4）質量、平衡摩擦力過度（5）4．0、2．6

（6）如圖；加速度與小車質量近似成反比

【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緊靠打點計時器；

（2）設小車的質量為M，砝碼盤總質量為m，將兩者看做一個整體，對整體有，對小車有，聯立可得，只有當時，

（3）平衡摩擦力時，不應將盤及盤中的砝碼用細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量無關，所以在實驗前平衡一次摩擦力即可，每次改變小車的質量時，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．；小車的加速度應該根據打點計時器打出的紙帶應用勻變速運動規律求出，加速度不能直接用公式求出，故D錯誤．

（4）根據牛頓第二定律，物體質量一定時，加速度與合力成正比，即，a-F圖象是一條通過坐標原點的直線，直線的斜率的倒數表示質量，圖（a）中三條直線斜率不同，說明質量不同；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，兩計數點之間的時間間隔為；由逐差法可得：；

勻變速直線運動中間時刻的瞬時速度等于該段時間內的平均速度，故有：

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

根據圖象可知，當F不變時，小車加速度與質量成反比．