Question

6．某實(shí)驗(yàn)小組用DIS來(lái)研究物體加速度與力的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示．其中小車和位移傳感器的總質(zhì)量為M，所掛鉤碼總質(zhì)量為m，軌道平面及小車和定滑輪之間的繩子均水平，不計(jì)輕繩與滑輪之間的摩擦及空氣阻力，重力加速度為g．用所掛鉤碼的重力mg作為繩子對(duì)小車的拉力F，小車加速度為a，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的a-F圖線如圖乙所示．

（1）（單選題）保持小車的總質(zhì)量M不變，通過(guò)改變所掛鉤碼的質(zhì)量m，多次重復(fù)測(cè)量來(lái)研究小車加速度a與F的關(guān)系．這種研究方法叫C．（填下列選項(xiàng)前的字母）
A．微元法    B．等效替代法    C．控制變量法    D．科學(xué)抽象法
（2）若m不斷增大，圖乙中曲線部分不斷延伸，那么加速度a趨向值為g．
（3）由圖乙求出M=1.6kg；水平軌道對(duì)小車摩擦力f=0.8N．

Answer 1

分析 （1）探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)采用了控制變量法．
（2）由牛頓第二定律求出加速度，然后分析答題．
（3）應(yīng)用牛頓第二定律求出圖象的函數(shù)表達(dá)式，然后根據(jù)圖示圖象分析答題．

解答 解：（1）探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系實(shí)驗(yàn)需要采用控制變量法，故選C；
（2）由牛頓第二定律得：a=$\frac{mg}{M+m}$=$\frac{g}{1+\frac{M}{m}}$，當(dāng)m趨向于無(wú)窮大時(shí)，$\frac{M}{m}$趨向于0，加速度a趨向于g，
由此可知，若m不斷增大，圖乙中曲線部分不斷延伸，那么加速度a趨向值為g；
（3）由牛頓第二定律得：a=$\frac{F-f}{M}$=$\frac{1}{M}$F-$\frac{f}{M}$，
a-F圖象的斜率：k=$\frac{1}{M}$=$\frac{0-（-0.5）}{0.8-0}$=$\frac{5}{8}$，則：M=1.6kg，
當(dāng)a=0時(shí)，F(xiàn)=f=0.8N；
故答案為：（1）C；（2）g；（3）1.6；0.8．

點(diǎn)評(píng) 探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系實(shí)驗(yàn)要采用控制變量法，應(yīng)用牛頓第二定律是解題的關(guān)鍵，應(yīng)用牛頓第二定律求出圖象的函數(shù)表達(dá)式可以求出質(zhì)量與摩擦力．