Question

在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)

（1）我們已經(jīng)知道，物體的加速度（a）同時(shí)跟合外力（F）和質(zhì)量（m）兩個(gè)因素有關(guān)．要研究這三個(gè)物理量之間的定量關(guān)系的基本思路是
（2）某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案如圖所示，她想用砂和砂桶的重力表示小車(chē)受到的合外力，為了減少這種做法而帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)誤差，你認(rèn)為在實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)該采取的兩項(xiàng)措施是：
a．

把木板的末端墊起適當(dāng)高度以平衡摩擦力

；b．

砂和桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量

．
（3）該同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)中打出的紙帶求加速度時(shí)，處理方案有兩種：
A、利用公式a=

2s

t2

計(jì)算；
B、根據(jù)a=

△s

T2

利用逐差法計(jì)算．
兩種方案中，你認(rèn)為選擇方案

B

比較合理．
（4）下表是該同學(xué)在探究“保持m不變，a與F的關(guān)系”時(shí)記錄的一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，請(qǐng)你根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在下面的坐標(biāo)系中做出a-F圖象；
（ 小車(chē)質(zhì)量：M=0.500kg，g=10m/s² ）
（5）針對(duì)該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)采集與處理，就其中的某一環(huán)節(jié)，提出一條你有別于該同學(xué)的設(shè)計(jì)或處理方法：

采用氣墊導(dǎo)軌以減小摩擦力

．

Answer 1

分析：當(dāng)一個(gè)量與多個(gè)量有關(guān)系時(shí)，則可控制某些量不變，去研究另兩個(gè)量的關(guān)系；再去改變讓其它量不變，則再去研究剩余的兩個(gè)量關(guān)系，例如：先保持M不變，研究a與F的關(guān)系；再保持F不變，研究a與M的關(guān)系．
在實(shí)驗(yàn)中，為了減少這種做法而帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)誤差，一要排除摩擦力的影響，二要砂桶的重力接近小車(chē)所受的合力．
由于做勻變速直線的物體在相等的時(shí)間內(nèi)位移總是相等．所以可借助于a=

△x

T2

利用逐差法計(jì)算加速度大小．

解答：解：（1）我們已經(jīng)知道，物體的加速度（a）同時(shí)跟合外力（F）和質(zhì)量（m）兩個(gè)因素有關(guān)．要研究這三個(gè)物理量之間的定量關(guān)系的基本思路是運(yùn)用控制變量法，即先保持m不變，研究a與F的關(guān)系；再保持F不變，研究a與m的關(guān)系；
（2）某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案如圖2所示，她想用砂和砂桶的重力表示小車(chē)受到的合外力，由于保持F不變，研究a與M的關(guān)系．則當(dāng)質(zhì)量發(fā)生改變時(shí)，若沒(méi)有平衡摩擦力，則砂桶的重力就不再是小車(chē)所受的合力，所以必須平衡摩擦力．由于小車(chē)的加速運(yùn)動(dòng)，出現(xiàn)加速度，所以導(dǎo)致砂桶的重力大于拉小車(chē)的細(xì)線的拉力．當(dāng)砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量時(shí)，砂桶的重力接近拉小車(chē)的細(xì)線的拉力．為了減少這種做法而帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)誤差，在實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)該采取的兩項(xiàng)措施是：
a．把木板的末端墊起適當(dāng)高度以平衡摩擦力；b．砂和桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量；
（3）由于做勻變速直線的物體在相等的時(shí)間內(nèi)位移總是相等．所以可借助于a=

△s

T2

利用逐差法計(jì)算加速度大�。�故選B．
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(kāi)始研究．
（4）在坐標(biāo)系中做出a-F圖象：
（5）針對(duì)該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)采集與處理，就其中的某一環(huán)節(jié)，有別于該同學(xué)的設(shè)計(jì)或處理方法：
①采用氣墊導(dǎo)軌以減小摩擦力；
②利用“光電門(mén)”和計(jì)算機(jī)連接直接得到加速度，
③利用v-t圖象計(jì)算加速度；
④用彈簧秤測(cè)量砂和桶的重力；
⑤用力和加速度的比值是否不變來(lái)處理數(shù)據(jù)，等等．
故答案為：（1）先保持m不變，研究a與F的關(guān)系；再保持F不變，研究a與m的關(guān)系；
（2）a．把木板的末端墊起適當(dāng)高度以平衡摩擦力；
b．砂和桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量；
（3）B；
（4）如圖所示．

（5）
①采用氣墊導(dǎo)軌以減小摩擦力；
②利用“光電門(mén)”和計(jì)算機(jī)連接直接得到加速度，
③利用v-t圖象計(jì)算加速度；
④用彈簧秤測(cè)量砂和桶的重力；
⑤用力和加速度的比值是否不變來(lái)處理數(shù)據(jù)，等等．

點(diǎn)評(píng)：由牛頓第二可得，當(dāng)小車(chē)的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂桶的質(zhì)量時(shí)，砂桶的重力就約等于小車(chē)的合力．
由加速度與合力的圖象可知，斜率的大小表示物體的質(zhì)量大小，若圖線與縱軸有交點(diǎn)時(shí)，則說(shuō)明摩擦力沒(méi)有平衡或沒(méi)有平衡徹底；若圖線與橫軸有交點(diǎn)時(shí)，則說(shuō)明摩擦力平衡過(guò)度．