Question

（1）如圖甲所示為“用DIS（位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)）研究加速度和力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置，
  ①在該實(shí)驗(yàn)中必須采用控制變量法，應(yīng)保持

小車的總質(zhì)量

不變，用鉤碼所受的重力作為小車所受外力，用DIS測(cè)小車的加速度．
②改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測(cè)量．在某次實(shí)驗(yàn)中根據(jù)測(cè)得的多組數(shù)據(jù)可畫出a-F關(guān)系圖線（如圖乙所示）．分析此圖線的OA段可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是

在質(zhì)量不變的條件下，加速度與合外力成正比．

．
③此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是

C

A．小車與軌道之間存在摩擦    B．導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)
C．所掛鉤碼的總質(zhì)量太大      D．所用小車的質(zhì)量太大
（2）某小組得到了如圖所示的紙帶（兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫出），已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器采用的是頻率為50H_Z的交流電，則兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為

0.1

s，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為

0.520

m/s²（保留三位有效數(shù)字）．打D點(diǎn)時(shí)小車的速度為

0.276

m/s（保留三位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析：（1）①本實(shí)驗(yàn)要探究加速度、力、質(zhì)量三個(gè)變量之間的關(guān)系，應(yīng)采用控制變量法研究．
②根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)分析得出結(jié)論：在質(zhì)量不變的條件下，加速度與合外力成正比．
③本實(shí)驗(yàn)是在小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量時(shí)，用砂和小砂桶的重力代替繩子的拉力，根據(jù)此條件分析誤差產(chǎn)生的原因．
（2）兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔等于電源頻率的倒數(shù)．根據(jù)逐差法和勻變速運(yùn)動(dòng)的推論△x=aT²求出加速度．打D點(diǎn)時(shí)小車的速度等于CE間的平均速度．

解答：解：（1）①本實(shí)驗(yàn)要探究加速度、力、質(zhì)量三個(gè)變量之間的關(guān)系，當(dāng)研究加速度和力的關(guān)系時(shí)，要保持小車的總質(zhì)量不變．
②由圖知，在質(zhì)量不變的條件下，加速度與合外力成正比．
③本實(shí)驗(yàn)是在小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量時(shí)，用鉤碼的重力代替繩子的拉力F，隨著F增大，說(shuō)明鉤碼的重力增大，因此小車質(zhì)量不再滿足遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量，加速度不可能一直均勻增大，加速度的增大幅度將逐漸減小．
故選C．
（2）兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T_周=

1

f

=

1

50

Hz=0.02Hz．
紙帶上從左往右兩個(gè)點(diǎn)之間的位移依次記著s₁到s₆，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T=0.1s．
以a表示加速度，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，有
a=

(s4+s5+s6)-(s1+s2+s3)

9T2

=

(3.02+3.54+4.06)-(1.46+1.98+2.50)

9×0．12

×10-2=0.520m/s²．
v_D=

s3+s4

2T

=

2.50+3.02

2×0.1

×10-2m/s=0.276m/s．
故答案為：
（1）小車的總質(zhì)量；
（2）在質(zhì)量不變的條件下，加速度與合外力成正比．C
（3）0.02，0.520，0.276．

點(diǎn)評(píng)：本題要懂得控制變量法，能夠知道相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔．要注意單位的換算．解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)．其中平衡摩擦力的原因以及做法在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)清楚．