Question

【题目】某同学设计了一个探究加速度与物体所受合外力F及质量M的关系实验。下图为实验装置简图，A为小车，B为打点计时器，C为装有砂的砂桶（总质量为m），D为一端带有定滑轮的长木板。

（1）在这个实验中，为了探究两个物理量之间的关系，要保持第三个物理量不变，这种探究方法叫做_________法。

（2）打点计时器使用的交流电周期为T=0.02s。下图是某同学在正确操作下获得的一条纸带，A、B、C、D、E每两点之间还有4个点没有标出。写出用s1、s2、s3、s4以及T来表示小车加速度的计算式：a=________。根据纸带所提供的数据，算得小车的加速度大小为______ m/s2（结果保留两位有效数字）。

（3）某同学在探究a与F的关系时，把砂和砂桶的总重力当作小车的合外力F，作出a－F图线如图下所示，试分析图线不过原点的原因是___________，图线上部弯曲的原因是_____________。

Answer 1

【答案】 控制变量 0.60 衡摩擦力时木板倾角太大 没有满足砂和砂桶的总质量远小于小车质量M

【解析】（1）在这个实验中，为了探究两个物理量之间的关系，要保持第三个物理量不变，这种探究方法叫做控制变量法；

（2）由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s，
根据匀变速直线运动的推论公式可以求出加速度的大小，得， ，为了更加准确的求解加速度，我们对两个加速度取平均值得，即小车运动的加速度计算表达式为： ，带入数据得；

（3）图中当时， ．也就是说当绳子上没有拉力时，小车的加速度不为0，说明小车的摩擦力小于重力的分力，所以原因是实验前木板右端垫得过高，即平衡摩擦力过度导致．随着外力F的增大，砂和砂桶的质量越来越大，最后出现了不满足远小于小车质量的情况，因此图线出现了弯曲现象