Question

在探究“加速度与力、质量的关系”的实验中：（1）某同学在接通电源进行实验之前，将实验器材组装，如图

在探究“加速度与力、质量的关系”的实验中：（1）某同学在接通电源进行实验之前，将实验器材组装，如图甲所示．请你指出该装置中错误或不妥之处：______．（2）改正实验装置后，该同学顺利地完成了实验，如图乙是他在实验中得到的一条纸带，图中相邻两计数点之间的时间间隔为0.1s，由图中的数据可算得小车的加速度为______m/s2．（保留三位有效数字）（3）该同学要探究小车的加速度a和质量M的关系，应该保持______不变；若该同学要探究加速度a和拉力F的关系，应保持______不变．（4）该同学通过数据的处理作出了a-F图象，如图丙所示，则①图中的直线不过原点的原因是______．②此图中直线发生弯曲的原因是砂桶质量______（填“偏大”或“偏小”）．

Answer 1

该实验中电磁打点计时器是利用4～6V的交流电源，电火花计时器是利用220V交流电源；不是直流电源．
为了尽可能的利用纸带在释放前小车应紧靠打点计时器；
在本实验中我们认为绳子的拉力等于物体所受的合外力，故在实验前要首先平衡摩擦力．
答：打点计时器不应使用干电池；小车初始位置离打点计时器太远；没有平衡摩擦力．
（2）相邻两计数点之间的时间间隔为0.1s，
设第一个计数点到第二个计数点之间的距离为x₁，以后各段分别为x₂、x₃、x₄，
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT²可以求出加速度的大小，
得：x₃-x₁=2a₁T² 
x₄-x₂=2a₂T² 
为了更加准确的求解加速度，我们对两个加速度取平均值，得：
a=

1

2

（a₁+a₂）
即a=

x3+x4?x1?x2

4T2

＝

0.0404?0.0163?0.0163

4×0．12

m/s2＝0.195m/s2
（3）该实验采用控制变量法，所以要探究小车的加速度a和质量M的关系，应该保持拉力不变；若该同学要探究加速度a和拉力F的关系，应保持 小车的质量不变．
（4）图中当F=0时，a≠0．也就是说当绳子上没有拉力时，小车的加速度不为0，说明小车的摩擦力小于重力的分力，所以原因是实验前木板右端垫得过高．
此图中直线发生弯曲的原因是砂桶质量偏大，不能满足：m＜＜M．
故答案为：（1）打点计时器不应使用干电池；小车初始位置离打点计时器太远；没有平衡摩擦力；（2）0.195；（3）拉力，小车的质量；（4）实验前木板右端垫得过高，偏大．