【典例1】如图1所示,托盘用细线通过定滑轮牵引小车,使它在长木板上运动,打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成“探究加速度与力、质量的关系”的实验。(f=50 Hz)
(1)在研究加速度和合力F、质量m的关系时,应用的是_________
A.控制变量法 B.等效替代法
C.理论推导法 D.理想实验法
(2)实验中要进行质量m和M的选取,以下最合理的一组是_________
A.M=200 g,m=10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g
B.M=200 g,m=20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g
C.M=400 g,m=10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g
D.M=400 g,m=20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g
(3)图2为某次实验打出的一条纸带,纸带上每相邻的两计数点间都有四个计时点未画出,按时间顺序取O、A、B、C、D五个计数点,用刻度尺量出A、B、C、D点到O点的距离,则小车的加速度a=____________ m/s2(结果保留两位有效数字)。
(4)某同学平衡摩擦力后,在保持小车质量不变的情况下,通过多次改变砝码质量,且满足小车质量远大于托盘和砝码的总质量,作出小车加速度a与砝码重力F的图像如图3所示。重力加速度g取10 m/s2,则小车的质量为____________ kg(结果保留两位有效数字)。
【解析】(1)在研究加速度a和合力F、质量m的关系时,应用的是控制变量法,故A正确,B、C、D错误。
(2)只有当m?M,即托盘和砝码总质量远远小于小车的质量时,细线的拉力近似等于托盘和砝码的总重力,故选C。
(3)相邻两个计数点间有四个点未画出,相邻计数点时间为T=0.1 s,根据逐差公式求加速度 a= == m/s2=0.92 m/s2。
(4)小车的质量可以由图像的斜率来求:k= = kg-1,所以M= =0.56 kg。
答案:(1)A (2)C (3)0.92 (4)0.56
