Question

17．如图所示是某同学探究加速度与力、质量关系的实验装置．将一辆小车放在长木板上，小车前端系上细绳，绳的另一端跨过定滑轮挂一小盘，盘里放适量的砝码，盘与砝码的总质量为m，车后端连一纸带，穿过打点计时器限位孔，小车运动时带动纸带运动，通过打点计时器记录下小车运动的情况．
该同学通过在小车上加减砝码改变小车的质量M，
通过在盘中增减砝码改变小车所受的合力F，研究纸带算出小车运动的加速度a，几次实验数据记录如表：

次	1	2	3	4	5	6	7	8
M/kg	1.00	1.00	1.00	1.00	1.25	1.50	2.00	2.50
F/N	0.25	0.50	0.75	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00
a/（m•s-2）	0.25	0.51	0.74	0.99	0.80	0.67	0.50	0.40

（1）在实验中为了探究小车的加速度与力和质量的关系，该同学采用了先保持小车质量M不变，研究另两个量间的关系，这种方法叫做控制变量法；
（2）通过表中4-8列数据可得到的结论是：力一定的前提下，物体的加速度与质量成反比．．
（3）在“探究加速度与力的关系”时，保持小车的质量不变，改变小桶中砝码的质量，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F图线如图，该图线不通过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因．
答：未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够．
（4）在验证加速度与质量成反比的实验中，以下做法正确的是BD．
A、平衡摩擦力时，应将重物用细绳通过定滑轮系在小车上
B．实验时，先接通电源，待打点稳定后，再放开小车
C、“悬挂重物的质量远小于小车的质量（含砝码）”这一条件如不满足，对验证过程也不会产生影响
D、如果a-$\frac{1}{m}$图象是通过原点的一条直线，则说明物体的加速度a与质量m成反比．

Answer 1

分析 （1）研究三个变量之间的关系时，先假定其中一个量不变，研究另外两个量之间的关系，这种方法称为控制变量法．
（2）质量一定的前提下，物体的加速度与力成正比；力一定的前提下，物体的加速度与质量成反比．
（3）小车所受拉力力为某个值时，加速度仍然为零，即合外力为0，说明此时外力与摩擦力平衡，原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够．
（4）在该实验中绳子的拉力就等于小车所受的合外力，故要平衡摩擦力，平衡摩擦力就是让小车所受的滑动摩擦力等于小车的重力沿斜面的分力．为节约纸带应先接通电源待打点稳定后再放开小车．装砂小桶和砂的质量应小于小车的质量．

解答 解：（1）研究三个变量之间的关系时，先假定其中一个量不变，研究另外两个量之间的关系，这种方法称为控制变量法．而在本实验中探究小车的加速度与力和质量的关系，故先保持小车质量M不变，而研究合外力和加速度两个物理量之间的关系，故为控制变量法．
（2）根据控制变量法得到的实验数据，可以得出：力一定的前提下，物体的加速度与质量成反比．
（3）图线不通过坐标原点与横坐标有截距说明：小车所受拉力力为某个值时，加速度仍然为零，即合外力为0，说明此时外力与摩擦力平衡，原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够．
（4）A、平衡摩擦力时，是重力沿木板方向的分力与摩擦力抵消，认为绳子的拉力就等于小车所受的合外力，故在平衡摩擦力时，细绳的另一端不能悬挂重物，故A错误；
B、由于在刚刚接通电源的瞬间打点计时器打点并不稳定，故应该先接通打点计时器电源待打点稳定后再放开小车，故B正确；
C、实验要求悬挂重物的质量远小于小车的质量，只有这样才能认为重物的重力大小等于小车所受的合外力大小，故C错误；
D、如果a-$\frac{1}{m}$图象是通过原点的一条直线，则说明物体的加速度a与质量m成反比，故D正确．
故选：BD．
故答案为：（1）控制变量法；（2）力一定，加速度与质量成反比；（3）未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够；（4）BD．

点评 只要真正掌握了实验原理就能顺利解决此类实验题目，而实验步骤，实验数据的处理都与实验原理有关，故要加强对实验原理的学习和掌握．