Question

某同学设计了“探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系”实验. 图（a）为实验装置简图，A为小车，B为某种打点计时器，C为装有细砂的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车拉力F等于细砂和小桶的总重量，小车运动的加速度a可用纸带上打出的点求得。.

（1）图（b）为实验中所用打点计时器的学生电源。由学生电源可以判断该同学选用的是图(c)中的     （填“甲”或“ 乙”）计时器。上述图（b）的安装中存在的错误有：

①                   ②                  。

（2）在“探究加速度a与质量m的关系”时，保持细砂和小桶质量不变，改变小车质量m，分别记录小车加速度a与其质量m的数据. 在分析处理时，该组同学存在两种方案；甲同学认为应该根据实验中测得的数据作出小车加速度a与其质量m的图象；乙同学认为应该根据实验中测得的数据作出小车加速度a与其质量倒数的图象。两位同学都按照自己的方案将实验数据在坐标系中进行了标注， 但尚未完成图象（如下图所示）. 你认为同学             （填“甲”、“乙”）的方案更合理. 请继续帮助该同学作出坐标中的图象。

（3）在“探究加速度a与合力F的关系”时，保持小车的质量不变，改变小桶中细砂的质量，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F的图线如图(d)，该图线不通过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因。答：            。

Answer

（1） 乙 、 接线柱应接在交流电上 、 电压应选择6V档

（2） 乙 、图像略

（3） 实验前该同学未平衡（或未完全平衡）摩擦力

【解析】

试题分析：（1）图（b）为实验中所用打点计时器的学生电源，由学生电源可以判断该同学选用的是图（c）中的乙打点计时器。上述图（b）的安装中存在的错误有：

① 接线柱应接在交流电上；

②电压应选择档。

（2）由牛顿第二定律可知当合力不变时与成反比，在图象中应该是双曲线，但是实验得出的各组数据是不是落在同一条双曲线上是不好判断的，但是的关系是正比例函数，此时各组数据是不是落在同一条直线上是非常容易观察的，所以乙同学的方案更合理．实验得出的各组数据应该大体上落在同一条直线上。

（3）从图象可以看出当有了一定的拉力时，小车的加速度仍然是零，小车没动说明小车的合力仍然是零，即小车还受到摩擦力的作用，说明摩擦力还没有平衡掉，或者是平衡摩擦力了但是平衡的还不够，没有完全平衡掉摩擦力，所以图线不通过坐标原点的原因是实验前该同学未平衡（或未完全平衡）摩擦力。

考点：探究加速度与物体质量、物体受力的关系

【名师点睛】本题考查了打点计时器的应用及打出的纸带的处理方法，有利于学生基本知识的掌握，同时也考查了学生对实验数据的处理方法，及试验条件的掌握，平衡摩擦力的方法。