Question

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）在该实验中必须保持小车的总质量不变，用钩码所受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2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

Answer 1

分析：（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：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．
（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．

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=

mg

M

=

F

M

，这是理论值，而实际上a′=

mg

M+m

，这是真实值，只有当M＞＞m时：a′=

mg

M+m

≈

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．

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．