Question

20．某小组为了探究物体的加速度与所受合力之间的关系，设计了如图甲所示的实验装置．该小组成员用钩码的重力作为小车所受的合力，用传感器测小车的加速度，通过保持小车质量不变，改变钩码的数量，多次重复测量，可得小车运动的加速度a和所受合力F的关系图象，他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条a-F图线，如图乙所示．

（1）图乙中的图线①（选填“①”或“②”）是轨道水平情况下得到的．当钩码的数量增大到一定程度时，图乙中的图线明显偏离直线，造成此误差的主要原因是：所挂钩码的总质量太大
（2）小车和接收传感器的总质量m=0.5kg．

Answer 1

分析 解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和操作细节；
根据a-F图象的特点结合牛顿第二定律求解．
理解该实验的实验原理和数据处理以及注意事项，知道实验误差的来源．

解答 解：（1）由图象可知，当F=0时，a≠0．也就是说当绳子上没有拉力时小车就有加速度，该同学实验操作中平衡摩擦力过大，即倾角过大，平衡摩擦力时木板的右端垫得过高．所以图线①是在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的．
随着钩码的数量增大到一定程度时图（b）的图线明显偏离直线，造成此误差的主要原因是所挂钩码的总质量太大，不满足钩码的质量远远小于小车的质量这个条件．
（2）根据F=ma得a-F图象的斜率k=$\frac{1}{m}$，
由a-F图象得图象斜率k=2，所以m=0.5kg．
故答案为：（1）①；所挂钩码的总质量太大
（2）0.5

点评 对于实验我们要明确实验原理、具体实验操作以及数据处理等，同时要清楚每一项操作存在的理由，只有掌握好了基本知识和基本方法才能顺利解决实验题目，所以要重视基本知识和基本方法的学习和训练．注意小车的拉力能等于重力的前提条件，并掌握图象斜率的含义．