Question

如圖1所示是某同學(xué)探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實驗裝置．將一輛小車放在長木板上，小車前端系上細(xì)繩，繩的另一端跨過定滑輪掛一小盤，盤里放適量的砝碼，盤與砝碼的總質(zhì)量為m，車后端連一紙帶，穿過打點計時器限位孔，小車運動時帶動紙帶運動，通過打點計時器記錄下小車運動的情況．

該同學(xué)通過在小車上加減砝碼改變小車的質(zhì)量M，通過在盤中增減砝碼改變小車所受的合力F，研究紙帶算出小車運動的加速度a，幾次實驗數(shù)據(jù)記錄如下表：

次	1	2	3	4	5	6	7	8
M/kg	1.00	1.00	1.00	1.00	1.25	1.50	2.00	2.50
F/N	0.25	0.50	0.75	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00
a/（m?s-2）	0.25	0.51	0.74	0.99	0.80	0.67	0.50	0.40

（1）實驗中盤與砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時，細(xì)繩對小車的拉力可以近似認(rèn)為等于______；
（2）在實驗中為了探究小車的加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系，該同學(xué)采用了先保持小車質(zhì)量M不變，研究另兩個量間的關(guān)系，這種方法叫做______；
（3）通過表中1～4列數(shù)據(jù)可得到的結(jié)論是：______；通過表中4～8列數(shù)據(jù)可得到的結(jié)論是：______．
（4）在“探究加速度與力的關(guān)系”時，保持小車的質(zhì)量不變，改變小桶中砝碼的質(zhì)量，該同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F圖線如圖2所示，該圖線不通過坐標(biāo)原點，試分析圖線不通過坐標(biāo)原點的原因：______．

Answer 1

解：：（1）以整體為研究對象有mg=（m+M）a
解得a=，
以M為研究對象有繩子的拉力F=Ma=，
顯然要有F=mg必有m+M=M，故有m＜＜M，即只有m＜＜M時才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力．
故當(dāng)盤與砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時，細(xì)繩對小車的拉力可以近似認(rèn)為等于盤和砝碼的總質(zhì)量．
（2）研究三個變量之間的關(guān)系時，先假定其中一個量不變，研究另外兩個量之間的關(guān)系，這種方法稱為控制變量法．而在本實驗中探究小車的加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系，故先保持小車質(zhì)量M不變，而研究合外力和加速度兩個物理量之間的關(guān)系，故為控制變量法．
（3）根據(jù)控制變量法得到的實驗數(shù)據(jù)，可以得出：質(zhì)量一定的前提下，物體的加速度與力成正比；力一定的前提下，物體的加速度與質(zhì)量成反比．
（4）圖線不通過坐標(biāo)原點與橫坐標(biāo)有截距說明：小車所受拉力力為某個值時，加速度仍然為零，即合外力為0，說明此時外力與摩擦力平衡，原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠．
故本題的答案為：（1）盤和砝碼的總質(zhì)量．
（2）控制變量法；
（3）質(zhì)量一定，加速度與力成正比；力一定，加速度與質(zhì)量成反比
（4）未平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠．
分析：（1）要求在什么情況下才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力，需求出繩子的拉力，而要求繩子的拉力，應(yīng)先以整體為研究對象求出整體的加速度，再以M為研究對象求出繩子的拉力，通過比較繩對小車的拉力大小和盤和盤中砝碼的重力的大小關(guān)系得出只有m＜＜M時才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力．
（2）研究三個變量之間的關(guān)系時，先假定其中一個量不變，研究另外兩個量之間的關(guān)系，這種方法稱為控制變量法．
（3）質(zhì)量一定的前提下，物體的加速度與力成正比；力一定的前提下，物體的加速度與質(zhì)量成反比．
（4）小車所受拉力力為某個值時，加速度仍然為零，即合外力為0，說明此時外力與摩擦力平衡，原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠．
點評：只要真正掌握了實驗原理就能順利解決此類實驗題目，而實驗步驟，實驗數(shù)據(jù)的處理都與實驗原理有關(guān)，故要加強對實驗原理的學(xué)習(xí)和掌握．