Question

15．为了探究加速度与力的关系，某同学设计了如图1所示的实验装置，带滑轮的长木板水平放置．

（1）在该实验中必须采用控制变量法，应保持木块的质量不变；
（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）．
a．经过分析，发现这些点迹存在一些问题，产生的主要原因可能是BC；
A．轨道与水平方向夹角太大
B．轨道保持了水平状态，没有平衡摩擦力
C．所挂钩码的总质量太大，造成上部点迹有向下弯曲趋势
D．所用小车的质量太大，造成上部点迹有向下弯曲趋势
b．改正实验所存在的问题后，图线为过原点的一条直线
则直线的斜率物理含义是木块质量的倒数可得出的实验结论是在质量一定时，加速度与拉力成正比．
（3）实验中打出的纸带如图3所示．相邻计数点间的时间是0.1s，图中长度单位是cm，由此可以算出小车运动的加速度是0.46m/s²．

Answer 1

分析 （1）“探究加速度与力、质量的关系”实验中，研究三者关系必须运用控制变量法，正确理解控制变量法的应用即可解答；
（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）根据作差法求出加速度．

解答 解：（1）在该实验中探究a与F的关系，必须采用控制变量法，应保持木块质量M不变；
（2）a、此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是不再满足钩码的质量远远小于小木块的质量，即所挂钩码的总质量太大，同时没有平衡摩擦力，则存在阻力，导致小车受到的合力不是钩码的总质量对应的重力，故BC正确，AD错误；
b、根据牛顿第二定律，则有：a=$\frac{1}{M}F$，因此直线的斜率是木块质量的倒数，
分析此图线可得出的实验结论是：在质量一定时，加速度与拉力成正比；
（3）根据匀变速直线的推论：△x=aT²
a=$\frac{0.0262-0.0124}{3×0．{1}^{2}}$=0.46m/s²
故答案为：（1）木块的质量；（2）a．BC； b．木块质量的倒数； 在质量一定时，加速度与拉力成正比；（3）0.46

点评 正确解答实验问题的前提是明确实验原理，从实验原理出发进行分析所需实验器材、实验步骤、所测数据、实验误差等，会起到事半功倍的效果，会用作差法求解加速度．