Question

15．在“探究加速度與力、質量的關系”的實驗時：
（1）我們已經知道，物體的加速度（a）同時跟合外力（F）和質量（m）兩個因素有關．要研究這三個物理量之間的定量關系的基本思路是控制m一定，a與F關系；控制F，研究a與m的關系；．

（2）某同學的實驗方案如圖1所示，她想用砂和砂桶的重力表示小車受到的合外力，為了減少這種做法而帶來的實驗誤差，你認為在實驗中還應該采取的兩項措施是：
a．平衡摩擦力；
b．砂和砂桶的質量遠小于小車的質．
（3）該同學利用實驗中打出的紙帶求加速度時，處理方案有兩種：
A、利用公式a=$\frac{2s}{{t}^{2}}$計算；B、根據a=$\frac{△s}{{T}^{2}}$利用逐差法計算．
兩種方案中，你認為選擇方案B比較合理．

砂和砂桶總重力F（N）	0.196	0.392	0.588	0.784	0.980
加速度a（m•s-2）	0.69	1.18	1.66	2.18	2.70

（4）該同學平衡摩擦力后，將5個相同的砝碼都放在小車上．掛上砝碼盤，然后每次從小車上取一個砝碼添加到砝碼盤中，測量小車的加速度．小車的加速度a與砝碼盤中砝碼總重力F的實驗數據如上表，請你根據表格中的數據在上面的坐標系中做出a-F圖象；
（5）根據該同學提供的實驗數據在圖2中作出的a-F圖線不通過原點，請說明主要原因：分析拉力時未計入砝碼盤的重力．

Answer 1

分析 （1）要研究物體的加速度（a）跟合外力（F）和質量（m）兩個因素的關系，可采用控制變量法．
（2）小車運動過程中會受到摩擦力，可平衡摩擦力，并且滿足砂和砂桶的質量遠小于小車的質量時，繩子的拉力近似等于砂和砂桶的總重力．
（3）由于做勻變速直線的物體在相等的時間內位移總是相等．所以可借助于a=$\frac{△x}{{T}_{\;}^{2}}$，利用逐差法計算加速度大小．
（4）根據圖中的數據，合理的設計橫縱坐標的刻度值，據數據確定個點的位置，將個點用一條直線連起來，延長交與坐標軸某一點；
（5）根據圖象的性質進行分析，再根據實驗原理即可明確不過原點的基本原因．

解答 解：（1）要研究物體的加速度（a）跟合外力（F）和質量（m）兩個因素的關系，可采用控制變量法，即控制m一定，a與F關系；控制F，研究a與m的關系；
（2）想用砂和砂桶的重力表示小車受到的合外力，為了減少這種做法而帶來的實驗誤差，在實驗中還應該采取的兩項措施是：
a、平衡摩擦力，使得小車的合外力等于繩子的拉力；  
b、砂和砂桶的質量遠小于小車的質量，這樣繩子的拉力近似等于砂和砂桶的總重力．
（3）由于做勻變速直線的物體在相等的時間內位移總是相等．所以可借助于a=$\frac{△x}{{T}_{\;}^{2}}$，利用逐差法計算加速度大小．另一種方案不合理的理由是a方案必須要從初速度為零開始研究．故選：B．
（4）根據表中數據，利用描點法作出a-F的關系圖象如圖所示．

（5）由圖可知，a-F圖線中當所加外力為零時，小車已有加速度，則說明在分析拉力時未計入砝碼盤的重力．
故答案為：（1）控制m一定，a與F關系；控制F，研究a與m的關系；    （2）a、平衡摩擦力； b、砂和砂桶的質量遠小于小車的質量．
 （3）B      （4）如圖所示；       （5）分析拉力時未計入砝碼盤的重力

點評 本題考查探究加速度與物體質量、物體受力的關系實驗，對于實驗問題需要結合物理規律去解決．處理圖象問題要注意圖線的斜率、交點、拐點、面積等意義，能正確理解這些量的意義則很多問題將會迎刃而解．該題是考查基礎實驗知識的好題．要理解并掌握平衡摩擦力的作用和方法．