Question

“探究加速度與力的關(guān)系”的實驗裝置如圖（1）．
（1）本實驗中使用的電火花計時器，使用

交流

 （選填“直流”或“交流”）電源．已知電火花計時器打點的時間間隔為0.02s，每五個點取一個計數(shù)點，則相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為

0.1

s．
（2）如圖（2）為某同學(xué)在平衡摩擦力后中打出的一條紙帶，為了求出小車的加速度，他量出相鄰兩計數(shù)點間的距離．其中打計數(shù)點2時小車的速度為

0.215

m/s，小車的加速度a=

0.5

 m/s²．

（3）為減小實驗誤差，盤和砝碼的質(zhì)量應(yīng)比小車的質(zhì)量

小

（選填“小”或“大”）得多．
（4）改變砂和砂桶質(zhì)量，重新測出對應(yīng)的加速度，多次測量后得到小車的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)如下表（小車質(zhì)量保持不變）．

F/N	0.20	0.40	0.60	0.80	1.00
a/（m?s-2）	0.10	0.21	0.30	0.39	0.51

①根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)圖上作出a-F圖象

見下圖

；

②由圖象得到的實驗結(jié)論是

小車的質(zhì)量不變時，小車的加速度與它所受的力成正比

．

Answer 1

分析：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數(shù)據(jù)處理以及注意事項．其中平衡摩擦力的原因以及做法在實驗中應(yīng)當(dāng)清楚．
紙帶法實驗中若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的兩個推論v

t

2

=

.

v

和△x=at²，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度．
通過作圖法研究兩個變量之間的關(guān)系是物理里常用的一種手段，只有直線圖形可以清楚地說明兩變量之間的關(guān)系．

解答：解：（1）電火花和電磁計時器都使用交流電源．
已知電火花計時器打點的時間間隔為0.02s，每五個點取一個計數(shù)點，則相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為0.1s．
（2）利用勻變速直線運動的兩個推論v

t

2

=

.

v

和△x=at²，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度．
v₂=

x24

2t

=

(1.90+2.40)cm

2×0.1s

=0.215m/s
a=

△x

t2

=

(2.40-1.90)cm

0.12s2

=0.5m/s²．
（3）設(shè)小車的質(zhì)量為M，砝碼和小桶的質(zhì)量為m，根據(jù)牛頓第二定律得：
對m：mg-F_拉=ma
對M：F_拉=Ma
解得：F_拉=

mMg

m+M

=

mg

1+ m M

當(dāng)m＜＜M時，即當(dāng)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
（4）①見圖

②小車的質(zhì)量不變時，小車的加速度與它所受的力成正比
故答案為：（1）交流  0.1 
（2）0.215、0.5
（3）小
（4）①作圖   
②小車的質(zhì)量不變時，小車的加速度與它所受的力成正比

點評：紙帶處理是高考力學(xué)實驗里重要的問題．
紙帶法實驗中若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的兩個推論v

t

2

=

.

v

和△x=at²，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度．