Question

20．在研究加速度和力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，可用DIS（位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)3）實(shí)驗(yàn)裝進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究（如圖甲所示）

（1）在該實(shí)驗(yàn)中必須采用控制變量法，應(yīng)保持小車的質(zhì)量不變，實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)節(jié)軌道高度平衡小車運(yùn)動(dòng)的摩擦力，當(dāng)滿足小車總質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼總質(zhì)量條件時(shí)，可用鉤碼所受的重力作為小車受到的合力，用DIS測(cè)小車的加速度．
（2）改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測(cè)量．在某次實(shí)驗(yàn)中根據(jù)測(cè)得的多組數(shù)據(jù)可畫(huà)出a-F關(guān)系圖線（如圖乙所示）
①分析此圖線的OA段可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是在質(zhì)量不變的條件下，加速度與合外力成正比．
②此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的方要原因是所掛鉤碼的總質(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，滿足小車總質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼總質(zhì)量時(shí)，可以用鉤碼的重力作為小車受到的合力；
（2）①控制實(shí)驗(yàn)所控制的變量，分析圖象，根據(jù)圖象特點(diǎn)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論；
②根據(jù)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)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)保持小車的質(zhì)量不變，
以小車與鉤碼組成的系統(tǒng)為研究對(duì)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=$\frac{{m}_{鉤碼}g}{{m}_{小車}+{m}_{鉤碼}}$，
小車受到的拉力F=m_小車a=$\frac{{{m}_{小車}m}_{鉤碼}g}{{m}_{小車}+{m}_{鉤碼}}$，當(dāng)m_鉤碼＜＜m_小車時(shí)，
可以認(rèn)為小車受到的合力等于鉤碼的重力，
（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(shí)，加速度a與小車受到的合力F成正比，
②根據(jù)（1）可知，當(dāng)m_鉤碼＜＜m_小車時(shí)，可以認(rèn)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(shí)驗(yàn)誤差較大，a-F圖象偏離直線．
故答案為：（1）小車的總質(zhì)量；小車總質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼總質(zhì)量；小車受到的合力；
（2）①在質(zhì)量不變的條件下，加速度與合外力成正比；  ②所掛鉤碼的總質(zhì)量太大

點(diǎn)評(píng) 本題考查了控制變量法的應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)誤差分析，實(shí)驗(yàn)誤差分析是本題的難點(diǎn)；應(yīng)知道當(dāng)砝碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時(shí)，可以認(rèn)為小車受到的拉力等于鉤碼重力．