Question

2．如圖甲所示為“用DIS（位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機）研究加速和力的關(guān)系”的實驗裝置．

①在該實驗中必須采用控制變量法，應保持小車的總質(zhì)量不變，用鉤碼所受的重力作為小車所受外力，用DIS測小車的加速度．
②改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復測量．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（如圖乙所示）．分析此圖線的OA段可得出的實驗結(jié)論是小車的質(zhì)量一定，加速a與合力F成正比．
③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；
③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，應保持小車的質(zhì)量不變，用鉤碼所受的重力作為小車所受的合力．
（2）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；
（3）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=$\frac{{m}_{鉤碼}}{{m}_{小車}+{m}_{鉤碼}}•g$，
小車受到的拉力F=m_小車a=$\frac{{m}_{鉤碼}{m}_{小車}}{{m}_{鉤碼}+{m}_{小車}}•g$，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）小車總的質(zhì)量；（2）小車的質(zhì)量一定，加速a與合力F成正比；（3）C．

點評 本題考查了控制變量法的應用、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．