依据表格,以加速度为纵坐标、质量为横坐标,作出a-M图像,观察是否是反比例图像,实际上,也可以画出a-图像,如果a-M是反比例关系,则a-就是正比例关系,如果a-是经过原点的直线,说明猜想是对的,如果不是直线,也可以猜想a-、a-成正比,同样可以通过画图像直观来验证猜想的正确性.
【例1】用如图所示的装置研究在作用力F一定时,小车的加速度a与小车质量M的关系,某位同学设计的实验步骤如下:
A.用天平称出小车和小盘的质量
B.按图安装好实验器材
C.把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂小盘
D.将电火花打点计时器接在220 V电压的直流电源上,接通电源,放开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,并在纸带上标明小车质量
E.保持小盘及盘内砝码的质量不变,增加小车上的砝码个数,并记录每次增加后的M值,重复上述实验
F.分析每条纸带,测量并计算出加速度的值
G.作a-M关系图像,并由图像确定a、M关系
(1)该同学漏掉的重要实验步骤是________,该步骤应排在________步实验之后.
(2)在上述步骤中,有错误的是________,应把________改为________.
(3)在上述步骤中,处理不恰当的是________,应把________改为________
解析:实验中把小盘及其中砝码的重力看做与小车所受拉力大小相等,没有考虑摩擦力,故必须平衡摩擦力.电火花打点计时器接在220 V直流电压上将无法工作,必须接在220 V交流电源上.作a-M关系图像,得到的是双曲线,很难作出正确的判断,必须"化曲为直",改作a-关系图像.
答案:(1)平衡摩擦力 B (2)D 220 V电压的直流电源 220 V电压的交流电源 (3)G a-M a-
点技巧 反比例图像的做法
反比例的图像不容易判断,所以巧妙地改变横坐标,将验证反比关系改变为验证正比关系.
2.注意事项与误差分析
(1)平衡摩擦力时不要挂重物,整个实验平衡了摩擦力后,不管以后是改变盘和砝码的质量还是改变小车及砝码的质量,都不需要重新平衡摩擦力.
(2)实验中必须满足小车和砝码的质量远大于小盘和砝码的总质量.只有如此,砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等.
如果小车包括砝码的质量没有远大于砂和砂桶的总质量,则作出的图像会向下弯曲.
(3)平衡摩擦力不准造成误差:为了减小系统误差,我们要求滑块受到的拉力即为合力,故图线过原点,但当运动方向除拉力外还受重力分力和摩擦力的影响时,a-F图像中将会在横轴或纵轴上有截距.
点技巧 根据图像判断平衡摩擦力情况
若重力分力和摩擦力的合力不为零,且沿运动方向,当绳的拉力F=0时,a>0,则在图像纵轴有截距,说明导轨或木板无滑轮一端垫得太高;若重力分力和摩擦力的合力不为