Question

7．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图1所示的装置．
（1）本实验应用的实验方法是A
A．控制变量法    B．假设法   C．理想实验法   D．极限法
（2）下列说法中正确的是C
A．在探究加速度与质量的关系时，应改变拉力的大小
B．在探究加速度与外力的关系时，应改变小车的质量
C．在探究加速度a与质量m的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出a-$\frac{1}{m}$图象
D．在本实验中对小车的质量与砝码盘和砝码的总质量之间没有任何要求
（3）某同学测得小车的加速度a和拉力F的数据如表所示：（小车质量保持不变）

F/N	0.20	0.30	0.40	0.50	0.60
a/（m•s-2）	0.10	0.20	0.28	0.40	0.52

根据表中的数据在坐标图上作出a-F图象，如图2所示．
①图象中图线与横坐标轴的交点0.10N是哪个力或哪几个力的合力的值？重力、摩擦力和木板对小车的弹力三者的合力
②根据图象可以求得进行本实验时所用小车的质量为1kg．
③根据图象中的图线形状分析可知，在本实验中小车的质量远大于（填“远大于”、“远小于”或“等于”）砝码盘和砝码的总质量．

Answer 1

分析 （1）由于该实验涉及的物理量较多，因此该实验采用的是控制变量法研究加速度、质量、合力三者之间的关系；
（2）解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项．
（3）通过描点法作出变量之间的图象关系，结合物理规律分析图线不过原点的原因．a-F图线斜率表示质量的倒数，求出实验中小车的质量；

解答 解：（1）该实验是探究加速度与力、质量的三者关系，研究三者关系必须运用控制变量法，故BC错误，A正确．
故选A．
（2）A、该实验采用的是控制变量法研究，即保持一个量不变，研究其他两个量之间的关系，在探究加速度与质量的关系时，应保持拉力的大小不变，故A错误；
B、在探究加速度与外力的关系时，应该保持小车的质量不变，故B错误；
C、要直观的反映两个量之间的关系，可以通过作图来解决．但是只有作出一条直线，才可以直观的反映两个变量之间的关系．在探究加速度a与质量m的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出a-$\frac{1}{m}$图象，故C正确；
D、设小车的质量为M，砝码盘和砝码的质量为m，设绳子上拉力为F，
以整体为研究对象有mg=（m+M）a
解得a=$\frac{mg}{m+M}$，则绳子的拉力T=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砝码的重力．故D错误．
故选：C
（3）①图象中图线与横坐标轴的交点0.10N，即绳子上拉力F≤0.10N时，小车的加速度为零，所以0.10N是重力、摩擦力和木板对小车的弹力三者的合力．
②根据牛顿第二定律可知，a=$\frac{F}{m}$，所以a-F图象的斜率表示质量的倒数，
所以实验中小车的质量为m=1kg；
③根据图象中的图线形状分析可知，a-F图象为一条倾斜的直线，在本实验中小车的质量远大于砝码盘和砝码的总质量．
故答案为：（1）A   
（2）C
（3）①重力、摩擦力和木板对小车的弹力三者的合力
②1kg
③远大于

点评 探究加速度与力、质量的关系实验时，要平衡小车受到的摩擦力，不平衡摩擦力、或平衡摩擦力不够、或过平衡摩擦力，小车受到的合力不等于钩码的重力．