Question

5．在“探究加速度與力、質量的關系”的實驗中．
（1）在研究物體的“加速度、作用力和質量”三個物理量的關系時，我們用實驗研究了小車“在質量一定的情況下，加速度和作用力的關系”；又研究了“在作用力一定的情況下，加速度和質量之間的關系”．這種研究物理問題的科學方法是B
A．建立理想模型的方法     B．控制變量法     C．等效替代法    D．類比法
（2）研究作用力一定時加速度與質量成反比的結論時，下列說法中正確的是D
A．平衡摩擦力時，應將裝砂的小桶用細繩通過定滑輪系在小車上
B．每次改變小車質量時，要重新平衡摩擦力
C．實驗時，先放開小車，再接通打點計時器的電源
D．在小車中增減砝碼，應使小車和砝碼的質量遠大于砂和小桶的總質量
（3）某次實驗中得到一條紙帶，如圖1所示，從比較清晰的點起，每5個計時點取一個計數點，分別標明0、l、2、3、4…，量得0與 1兩點間距離x₁=30mm，1與2兩點間距離x₂=36mm，2與3兩點間距離x₃=42mm，3與4兩點間的距離x₄=48mm，則小車在打計數點2時的瞬時速度為0.39 m/s，小車的加速度為0.6m/s²．

（4）某同學測得小車的加速度a和拉力F的數據如下表所示：（小車質量保持不變）

F/N	0.20	0.30	0.40	0.50	0.60
a/m•s-2	0.10	0.20	0.28	0.40	0.52

①根據表中的數據在圖2坐標圖上作出a-F圖象．
②圖線不過原點的原因可能是沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠．
③圖中的力F理論上指A，而實驗中卻用B表示．（選填字母符號）
A．繩對小車的拉力      B．砂和砂桶的重力．

Answer 1

分析 明確理想模型、控制變量、等效替代、類比等各種方法的應用即可正確解答本題．
解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和操作細節
了解打點計時器的構造、工作原理、工作特點等，比如工作電壓、打點周期等，掌握基本儀器的使用，能夠正確的使用打點計時器．正確根據勻變速直線運動的規律對紙帶進行數據處理．

解答 解：（1）在研究物體的“加速度、作用力和質量”三個物理量的關系時，由于變量較多，因此采用了“控制變量法”進行研究，分別控制一個物理量不變，看另外兩個物理量之間的關系，故ACD錯誤，B正確．
故選B．
（2）：A、平衡摩擦力時，應將繩從小車上拿去，輕輕推動小車，是小車沿木板運動，通過打點計時器打出來的紙帶判斷小車是否勻速運動，故A錯誤；
B、每次改變小車的質量時，小車的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力，故B錯誤；
C、實驗時，應先放開小車，再接通打點計時器電源，由于小車運動較快，可能會使打出來的點很少，不利于數據的采集和處理，故C錯誤；
D、當m＜＜M時，即當砝碼和小桶的總重力要遠小于小車的重力，繩子的拉力近似等于砝碼和小桶的總重力，故D正確．
故選D．
（3）依據中時刻的瞬時速度等于這段時間內的平均速度，則有：
v₂=$\frac{{x}_{2}+{x}_{3}}{2T}$=$\frac{36+42}{0.2}×1{0}^{-3}$m/s=0.39m/s
再由作差法，則加速度a=$\frac{{x}_{3}+{x}_{4}-{x}_{1}-{x}_{2}}{4{T}^{2}}$=$\frac{42+48-30-36}{4×0．{1}^{2}}×1{0}^{-3}$ m/s²=0.6m/s²；
（4）圖象未過原點可能原因是沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠，導致有力但沒有合力，則當然沒有加速度產生；
本實驗將F當作繩對小車的拉力，實際上是砂和砂桶的重力，所以只有當砂和砂桶的重力遠小于小車的質量時，才能使砂和砂桶的重力接近繩子拉小車的力．
 故答案為：
（1）B； （2）D；（3）0.39，0.6；
（4）①如右上圖所示；②沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠；③A、B．

點評 在學習物理過程中掌握各種研究問題的方法是很重要的，要了解各種方法在物理中的應用．對于實驗我們要明確實驗原理、具體實驗操作以及數據處理等，同時要清楚每一項操作存在的理由，比如為什么要平衡摩擦力，為什么要先接通電源后釋放紙帶等．