Question

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

（1）在该实验中必须保持小车的总质量不变，用钩码的重力作为小车所受外力，用DIS测小车的加速度，改变所挂钩码的数量，多次重复测量，进而研究加速度和力的关系．这种研究方法是采用控制变量法．
（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画出a-F关系图线（如图所示）．
①分析此图线的OA段可得出的实验结论是在质量不变的条件下，加速度与外力成正比．
②（单选题）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）为了减小实验误差，使画出的α-F关系图线尽可能是一条过原点的直线，你有哪些措施？应该满足钩码的质量远小于小车的质量．

Answer 1

分析 试验是探究小车加速度a与合外力F之间的关系，应采用控制变量法：保持小车的质量不变．合外力F可用钩码受到的重力代替，变化钩码的个数，可改变合外力．
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．

解答 解：（1）试验是探究小车加速度a与合外力F之间的关系，应采用控制变量法，即保持小车的质量不变，小车受到的合外力F可用钩码受到的重力代替．
（2）①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．
②设小车的质量为M，钩码的质量为m，由实验原理得：
   mg=Ma
得：a=$\frac{mg}{M}$，这是理论值，而实际上a′=$\frac{mg}{m+M}$，这是真实值，只有当M＞＞m时：a′≈$\frac{mg}{M}$，
a与F才成线性关系，可见AB段明显偏离直线是由于没有满足M＞＞m造成的，故ABD错误，C正确．
故选：C
（3）为了减小实验误差，使画出的α-F关系图线尽可能是一条过原点的直线，应该满足钩码的质量远小于小车的质量．
故答案为：（1）控制变量法；（2）①在质量不变的条件下，加速度与外力成正比，②C．
（3）应该满足钩码的质量远小于小车的质量

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．