Question

某同學(xué)在做“探究加速度與力的關(guān)系”的實驗中，使用了右圖甲所示的裝置，將小車放在軌道上，小車的一端連接一條穿過打點計時器的紙帶，另一端用細(xì)繩與鉤碼連接，細(xì)繩跨過定滑輪
（1）在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”這一實驗中甲乙兩位同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的小車的加速度a和小車所受拉力F的圖象分別為圖乙中的直線Ⅰ和直線II，直線Ⅰ、Ⅱ在縱軸或橫軸上的截距較大，明顯超出了誤差范圍，下面給出了關(guān)于形成這種情況原因的四種解釋，
其中可能正確的是

BC

．
A．實驗前甲同學(xué)沒有平衡摩擦力
B．甲同學(xué)在平衡摩擦力時把長木板的末端抬得過高了
C．實驗前乙同學(xué)沒有平衡摩擦力
D．乙同學(xué)在平衡摩擦力時，把長木板的末端抬得過高了
（2）關(guān)于實驗的操作過程下列說法正確的是

A

．
A．先接通電源，后釋放小車
B．軌道應(yīng)保持水平
C．實驗中認(rèn)為細(xì)繩對小車的拉力大小等于鉤碼的重力，所以鉤碼的質(zhì)量越大實驗效果越好
D．需要知道小車的質(zhì)量
該同學(xué)實驗時打出了5條紙帶，并且計算出了小車的加速度，將小車的加速度和受的拉力列在下表中

a/ms-2	0.41	0.59	0.80	1.02	1.20
F/N	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6

（3）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，在答題卡坐標(biāo)紙上取適當(dāng)?shù)目潭�，畫出a-F圖象．
（4）由圖象可以得到實驗的結(jié)論是

質(zhì)量一定時，加速度與作用力成正比

．

Answer 1

分析：（1）實驗時要平衡摩擦力，不平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，小車受到的合力小于線的拉力，a-F圖象不過原點，在F軸上有截距；平衡摩擦力時如果木板墊得過高，過平衡摩擦力，在小車受到的合力大于線的拉力，a-F圖象不過原點，在a軸上有截距．
（2）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．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）A、由圖象可知，甲的圖象在a軸上有截距，說明甲平衡摩擦力過度，平衡摩擦力時，長木板末端抬的過高，故A錯誤，B正確；
C、由圖象可知，乙圖象在F軸上有截距，說明乙沒有平衡摩擦力，或平衡摩擦力時木板墊的太低，木板傾角太小，平衡摩擦力不足，故C正確，D錯誤；
故選BC．
（2）A、實驗時應(yīng)先接通電源，然后再放開小車，故A正確，
B、實驗時應(yīng)平衡摩擦力，需要把木板一端墊起，軌道（木板）不應(yīng)保持水平，故B錯誤；
C、設(shè)小車的質(zhì)量為M，鉤碼和小桶的質(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)鉤碼和小桶的總重力要遠(yuǎn)小于小車的重力，繩子的拉力近似等于鉤碼和小桶的總重力，故C錯誤．
D、在“探究加速度與力的關(guān)系”的實驗，只要保持小車質(zhì)量不變即可，可以不測出小車質(zhì)量，故D錯誤．
（3）應(yīng)用描點法作圖，根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)系中描出對應(yīng)點，然后作出圖象，圖象如圖所示．

（4）由a-F圖象可知，圖象是一條過原點的傾斜直線，即a與F成正比，
由此可得：小車質(zhì)量一定時，加速度與作用力成正比．
故答案為：（1）BC；（2）A；（3）圖象如圖所示；（4）質(zhì)量一定時，加速度與作用力成正比．

點評：在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗中，要平衡摩擦力，要掌握平衡摩擦力的方法．
該實驗是探究加速度與力、質(zhì)量的三者關(guān)系，研究三者關(guān)系必須運用控制變量法．
對于實驗我們要清楚每一項操作存在的理由．比如為什么要平衡摩擦力，為什么要先接通電源后釋放紙帶等．
這樣問題我們要從實驗原理和減少實驗誤差方面去解決．