Question

2．在“探究加速度與力、質量的關系”的實驗中：
（1）對于本實驗，以下說法中正確的是CD
A．砂和桶的總質量要遠大于小車的總質量
B．每次改變小車質量后，需要重新平衡摩擦力
C．實驗中也可不測加速度的具體數值，只要測出不同情況下加速度的比值就行了
D．若要驗證“加速度與力的平方成正比”這一猜想，在作圖線時最好以F²為橫坐標
（2）某同學在接通電源進行實驗之前，將實驗器材組裝如圖1所示，下列對此同學操作的判斷正確的是BCD

A．打點計時器不應固定在長木板的最右端，而應固定在靠近定滑輪的那端
B．打點計時器不應使用干電池，而應使用交流電源
C．不應將長木板水平放置，而應在右端墊起合適的高度，平衡摩擦力
D．小車初始位置不應離打點計時器太遠，而應靠近打點計時器放置
（3）改正實驗裝置后，該同學順利地完成了實驗．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：

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	0.32	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

請你在圖2方格紙中建立合適坐標并畫出能直觀反映出加速度與質量關系的圖線．
（4）從圖線可得出拉力大小為0.062N（結果保留兩位有效數字）．
（5）保持小車質量不變，改變砂和砂桶質量，某同學根據實驗數據作出了加速度a隨合力F的變化圖線如圖3所示．此圖中直線發生明顯彎曲的原因是隨著F的增大，不再滿足砂和桶的總質量遠小于小車的總質量．

Answer 1

分析 （1）明確實驗原理，正確對實驗進行數據處理和了解具體操作的含義；
（2）打點計時器應固定在沒有定滑輪的一端，打點計時器使用交流了電；實驗時應平衡摩擦力；開始時小車應靠近打點計時器．
（3）根據牛頓第二定律可知，加速度和質量成反比，故應該做a-$\frac{1}{m}$圖象；采用描點法作圖即可．
（4）通過加速度與質量關系的圖線的斜率，即可求解拉力大小；
（5）直線發生明顯彎曲的原因是砂和桶的總質量沒有遠小于小車的總質量．

解答 解：（1）A、砂和桶的總質量要遠小于小車的總質量，故A錯誤；
B、每次改變小車質量后，不需要重新平衡摩擦力，因為動摩擦力因數與傾角沒變，故B錯誤；
C、實驗中也可不測加速度的具體數值，只要測出不同情況下加速度的比值就行了，故C正確；
D、要驗證“加速度與力的平方成正比”這一猜想，在作圖線時最好以F²為橫坐標，這樣可以更直觀地說明是否與二次方成正比，故D正確．
所以選：CD．
（2）打點計時器使用的是交流電源，而干電池是直流電源；接通電源前，小車應緊靠打點計時器，而在該圖中小車初始位置離打點計時器太遠；應在右端墊起合適的高度，平衡摩擦力；
A、打點計時器應固定在長木板的最右端，故A錯誤；
B、打點計時器不應使用干電池，而應使用交流電源，故B正確；
C、不應將長木板水平放置，而應在右端墊起合適的高度，平衡摩擦力，故C正確；
D、小車初始位置不應離打點計時器太遠，而應靠近打點計時器放置，故D正確；
所以選：BCD．
（3）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；
（4）根據圖線的數據，求得，圖線的斜率為k=$\frac{0.25}{0.4}$=0.062，即拉力的大小為0.062N；
（5）圖中直線發生明顯彎曲的原因是：隨著F的增大，不再滿足砂和桶的總質量遠小于小車的總質量；
故答案為：
（1）CD； （2）BCD；（3）如上圖；
（4）0.062N；
（5）隨著F的增大，不再滿足砂和桶的總質量遠小于小車的總質量

點評 本題考查驗證加速度與力和質量的關系，關鍵要明確實驗原理，知道用圖象法處理數據時，盡量要作直線，直線較為形象直觀．同時本實驗應采用控制變量法，要注意掌握描點法作圖的方法、實驗注意事項．