Question

16．如圖1為“用DIS（位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機）研究加速度和力的關(guān)系”的實驗裝置．

（1）在該實驗中因涉及的物理量較多，須采用控制變量的方法來完成該實驗，即：先保持小車的總質(zhì)量不變，研究小車的加速度與小車所受合外力的關(guān)系；再保持鉤碼數(shù)目不變，研究小車的加速度與小車的總質(zhì)量的關(guān)系．
（2）改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測量．在某次實驗中根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)可畫出a-F關(guān)系圖線（如圖2所示）
①分析此圖線的OA段可得出的實驗結(jié)論是在小車質(zhì)量一定時，加速度a與小車受到的合力F成正比．
②（單選題）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．

Answer 1

分析 （1）探究加速度與力的關(guān)系，應(yīng)控制小車的質(zhì)量保持不變；平衡摩擦力后用鉤碼的重力作為小車受到的合力；
（2）控制實驗所控制的變量，分析圖象，根據(jù)圖象特點得出實驗結(jié)論；根據(jù)實驗注意事項分析圖象偏離直線的原因．

解答 解：（1）探究加速度與力的關(guān)系，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的合力．研究小車的加速度與小車所受合外力的關(guān)系；再保持鉤碼數(shù)目不變，研究小車的加速度與小車總質(zhì)量的關(guān)系．
（2）①由圖象OA段可知，a與F成正比，即：在小車質(zhì)量一定時，加速度a與小車受到的合力F成正比；
以小車與鉤碼組成的系統(tǒng)為研究對象，系統(tǒng)所受的合外力等于鉤碼的重力m_鉤碼g，
由牛頓第二定律得：m_鉤碼g=（m_小車+m_鉤碼）a，小車的加速度a=$\frac{{m}_{鉤碼}g}{{m}_{鉤碼}+{m}_{小車}}$
小車受到的拉力F=m_小車a=$\frac{{m}_{小車}{m}_{鉤碼}}{{m}_{小車}+{m}_{鉤碼}}g$，當m_鉤碼＜＜m_小車時，
可以認為小車受到的合力等于鉤碼的重力，如果鉤碼的質(zhì)量太大，
則小車受到的合力小于鉤碼的重力，實驗誤差較大，a-F圖象偏離直線，故C正確．
故答案為：（1）小車的總質(zhì)量，小車的總質(zhì)量，
（2）①在小車質(zhì)量一定時，加速度a與小車受到的合力F成正比，
②C，

點評 本題考查了控制變量法的應(yīng)用、實驗數(shù)據(jù)處理、實驗誤差分析，實驗誤差分析是本題的難點；應(yīng)知道當砝碼質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量時，可以認為小車受到的拉力等于鉤碼重力．