Question

16．如图1为“用DIS（位移传感器、数据采集器、计算机）研究加速度和力的关系”的实验装置．

（1）在该实验中必须采用控制变量法，应保持小车的质量不变，用钩码所受的重力大小作为合力，用DIS测小车的加速度．
（2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量．在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线（如图2所示）．
①分析此图线的OA段可得出的实验结论是小车的质量一定，加速a与合力F成正比．
②此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是C
A．小车与轨道之间存在摩擦        B．导轨保持了水平状态
C．所挂钩码的总质量太大          D．所用小车的质量太大
（3）该同学得到如图3所示的纸带．已知打点计时器电源频率为50Hz．A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个计数点，两计数点之间还有四个点未画出．由此可算出小车的加速度a=0.20m/s²（保留两位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）探究加速度与力的关系，应控制小车的质量保持不变；平衡摩擦力后用钩码的重力作为小车受到的合力；
（2）控制实验所控制的变量，分析图象，根据图象特点得出实验结论；根据实验注意事项分析图象偏离直线的原因．
（3）根据匀变速直线运动的规律△x=aT²可以求出加速度的大小．

解答 解：（1）探究加速度与力的关系，应保持小车的质量不变，用钩码所受的重力作为小车所受的合力．
（2）由图象OA段可知，a与F成正比，即：在小车质量一定时，加速度a与小车受到的合力F成正比；
以整体为研究对象有mg=（m+M）a
解得a=$\frac{mg}{M+m}$，
以M为研究对象有绳子的拉力F=Ma=$\frac{M}{M+m}mg$，
显然要有F=mg必有m+M=M，故有M＞＞m，即只有M＞＞m时才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中钩码的重力．
，如果钩码的质量太大，则小车受到的合力小于钩码的重力，实验误差较大，a-F图象偏离直线，故C正确．
故选：C
（3）根据刻度尺的示数可知△x=s_DG-s_AD=3.90cm-2.10cm=1.80cm，
两计数点之间还有四个点未画出，所以时间间隔为T=0.1s，
代入公式△x=aT²可以求出加速度为：a=$\frac{0.0180}{0.09}=0.20m/{s}^{2}$．
故答案为：（1）小车的质量；合力；（2）小车的质量一定，加速a与合力F成正比；C；（3）0.20

点评 本题考查了控制变量法的应用、实验数据处理、实验误差分析，实验误差分析是本题的难点；应知道当砝码质量远小于小车质量时，可以认为小车受到的拉力等于钩码重力．