Question

2．在“探究加速度與力、質量的關系”實驗中：
（1）為了探究加速度與質量的關系，應保持拉力不變（選填“拉力”或者“小車質量”）；為了直觀地判斷加速度a與質量m的關系，應作a-$\frac{1}{m}$圖象（選填“a-m”、“a-$\frac{1}{m}$”、“a-F”或者“a-$\frac{1}{F}$”）．
（2）“探究加速度與力的關系”實驗裝置如圖（A）所示．

為減小實驗誤差，盤和砝碼的質量總應比小車的總質量小（選填“小”或“大”）得多；已知交流電的頻率為50赫茲，圖（B）為某同學在實驗中打出的一條紙帶，他從比較清晰的點起，每五個實驗點取一個計數點，計數點分別為“0”、“1”、“2”、“3”、“4”，則相鄰兩計數點間的時間間隔為0.1s．由此可求得小車運動的加速度a=0.2m/s²，其中打計數點2時小車的速度v₂=0.19m/s，如果在測定勻變速直線運動的加速度時，交流電的頻率變大，實驗者仍然把它當成50赫茲，這樣計算出的加速度值與真實值相比是偏小（填“偏大”、“偏小”、“不變”、“不能確定”）．
（3）某同學在探究加速度與外力間的關系實驗中，得到的圖象如圖（C）所示，則出現此種現象的原因可能是沒有平衡摩擦力．

Answer 1

分析 （1）明確實驗原理，知道本實驗中采用控制變量法，并知道應如何分析數據；
（2）知道本實驗中拉力為砝碼的重力，同時根據逐差法可求得加速度，根據平均速度可求得2點的瞬時速度；
（3）根據圖象進行分析，明確截距的意義，從而明確實驗中存在問題．

解答 解：（1）本實驗采用控制變量法，故在分析加速度與質量的關系時，應控制拉力不變；由于a與m成反比，故為了直觀描述關系，求出質量的倒數，作出a-$\frac{1}{m}$圖象；
（2）為了將盤和砝碼的重力等于小車的拉力，應將盤和砝碼的質量遠小于小車的質量；
計時器打點的時間間隔為0.02s．每五個點取一個計數點，則相鄰兩計數點間的時間間隔為0.1s．
由圖可知，x₁=1.60cm=0.0160m；x₂=1.80cm=0.018m；x₃=2.00cm=0.0200m；x₄=2.20cm=0.0220m；
根據△x=aT²可得：
a=$\frac{（{x}_{3}+{x}_{4}）-（{x}_{1}+{x}_{2}）}{4{T}^{2}}$=$\frac{（0.0220+0.0200）-（0.0160+0.0180）}{4×0.01}$=0.2m/s；
打點2時的速度等于13間的平均速度，故v₂=$\frac{{x}_{2}+{x}_{3}}{2T}$=$\frac{0.018+0.020}{2×0.1}$=0.19m/s；
由△x=aT²得a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$，當電源頻率變大時，求得的加速度的數值比真實值偏小．
（3）由圖C可知，當拉力較大時才能產生加速度，故說明實驗中沒有平衡摩擦力；
故答案為：（1）拉力；a-$\frac{1}{m}$；（2）小；0.1；0.2；0.19；偏 小；（3）沒有平衡摩擦力．

點評 本題考查了科學探究方法，要掌握常用的科學探究方法，提高我們的實驗探究能力．并掌握牛頓第二定律的應用，同時學會受力分析．