Question

7．①我们已经知道，物体的加速度（a）同时跟合外力（F）和质量（M）两个因素有关．要研究这三个物理量之间的定量关系的思想方法是控制变量法

②某同学的实验方案如图1所示，她想用砂桶的重力表示小车受到的合外力F，为了减少这种做法而带来的实验误差，她先做了两方面的调整措施：
a：用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，目的是平衡摩擦力．
b：使砂桶的质量远小于小车的质量，目的是使拉小车的力近似等于砂桶的重力．
③表是该同学在“保持小车质量M不变，探究a与F的关系”时记录了实验数据，且已将数据在图2的坐标系中描点，做出a-F图象；由图线求出小车的质量等于0.50kg（保留二位有效数字）

Answer 1

分析 当一个量与多个量有关系时，则可控制某些量不变，去研究另两个量的关系；再去改变让其它量不变，则再去研究剩余的两个量关系，这种思想方法叫做控制变量法．
在实验中，为了减少这种做法而带来的实验误差，一要排除摩擦力的影响，二要砂桶的重力接近小车所受的合力．
由于做匀变速直线的物体在相等的时间内位移总是相等．所以可借助于a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$，利用逐差法计算加速度大小．
a-F图象的斜率等于物体的质量的倒数．

解答 解：①研究这三个物理量之间的定量关系的思想方法是控制变量法，先保持M不变，研究a与F的关系；再保持F不变，研究a与M的关系．
②用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，使得重力沿斜面方向的分力等于摩擦力，目的是平衡摩擦力．
对整体运用牛顿第二定律得，a=$\frac{mg}{M+m}$，则小车的合力F=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}$，当砂桶和桶的总质量远小于小车的质量，小车所受的拉力等于砂和砂桶的重力．
③根据F=ma可得a=$\frac{1}{M}$F，即a-F图象的斜率等于物体的质量倒数．
根据图象其斜率为：k=$\frac{1.2-0.1}{0.55}$=2，
所以质量为：m=$\frac{1}{k}$=$\frac{1}{2}$=0.50kg
故答案为：①控制变量法；
（或先保持M不变，研究a与F的关系；再保持F不变，研究a与M的关系）；
②a．平衡摩擦力；b．砂桶的重力；
③0.50；

点评 解决本题的关键知道实验的原理以及实验中的注意事项，在本实验中，知道两个认为：1、认为小车所受的合力等于绳子的拉力；2、认为沙和沙桶的总重力等于小车所受的合力．