某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验,图(a)为实验装置简图.(交流电的频率为50Hz)

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  • 解题思路:(1)了解实验原理以及电火花计时器的具体使用可正确解答本题;

    (2)明确实验原理,正确对实验进行数据处理和了解具体操作的含义;

    (3)根据逐差法△x=aT2可求出物体的加速度,而△x=(x3+x4)-(x1+x2),T=5T0=0.1s.

    (4)当绳子的拉力不为0时,物体的加速度仍然为0,说明物体所受的合外力不是绳子的拉力,故物体受的摩擦力没有得到平衡或平衡摩擦力不足.

    (1)在探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验,由于变量较多,因此采用的是控制变量法进行实验,根据电火花打点计时器的原理和构造我们知道它使用的电源是交流220V电源.

    故答案为:控制变量法,交流220V.

    (2)A、根据实验原理可知当砂和桶的总质量m要远小于小车的总质量M时,可将砂和桶的总重力看作小车的拉力,故A错误;

    B、每次改变小车的质量时,小车的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消,不需要重新平衡摩擦力,故B错误;

    C、小车运动的加速度是利用打点计时器测量,如果用天平测出m以及小车质量M,直接用公式a=

    mg

    M求出,这是在直接运用牛顿第二定律计算的,而我们实验是在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系,故C错误;

    D、在进行数据处理时,可以灵活多变,可以通过测出不同情况下加速度的比值来得出结论,故D正确;

    E、若要验证“加速度与力的平方成正比”这一猜想,根据数学知识可知,图线时若以F2为横坐标,做出的图象为直线,更直观,故E正确.

    故选DE.

    (3)由于交流电的频率为50Hz,故打点时间间隔为0.02s,所以每两个计数点之间的时间间隔为T=0.1s,利用逐差法△x=aT2可得:

    x3−x1=2a1T2 ①

    x4−x2=2a2T2 ②

    a=

    a1+a2

    2 ③

    联立①②③带入数据解得:a=3.2m/s2

    故答案为:3.2.

    (4)由图可知当绳子的拉力不为0时,物体的加速度仍然为0,说明物体所受的合外力不是绳子的拉力,故物体受的摩擦力没有得到平衡或平衡摩擦力不足.

    故答案为:实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分.

    点评:

    本题考点: 探究加速度与物体质量、物体受力的关系.

    考点点评: 对于实验要熟练实验基本仪器,明确实验原理,熟练应用所学知识进行误差分析和熟练处理.

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