Question

11．某同學(xué)設(shè)計了一個探究加速度與物體所受合外力F及質(zhì)量M的關(guān)系實驗．圖1為實驗裝置簡圖，A為小車，B為打點計時器，C為裝有砂的砂桶（總質(zhì)量為m），D為一端帶有定滑輪的長木板．

（1）若保持砂和砂桶質(zhì)量m不變，改變小車質(zhì)量M，分別得到小車加速度a與質(zhì)量M及對應(yīng)的$\frac{1}{M}$數(shù)據(jù)如表所示．
根據(jù)表1數(shù)據(jù)，為直觀反映F不變時a與M的關(guān)系，請在圖2所示的方格坐標(biāo)紙中選擇恰當(dāng)?shù)奈锢砹拷�立坐�?biāo)系，并作出圖線．

次數(shù)	1	2	3	4	5
小車加速度a/（m•s-2）	1.98	1.48	1.00	0.67	0.50
小車質(zhì)量M/kg	0.25	0.33	0.50	0.75	1.00
質(zhì)量倒數(shù)$\frac{1}{M}$/kg-1	4.00	3.00	2.00	1.33	1.00

從圖線中得到F不變時，小車加速度a與質(zhì)量M之間存在的關(guān)系是F不變時，小車加速度a與質(zhì)量M之間存在的關(guān)系是成反比．．
（2）該同學(xué)在探究a與F的關(guān)系時，把砂和砂桶的總重力當(dāng)作小車的合外力F，作出a-F圖線如圖3所示，圖線沒通過坐標(biāo)原點且上部發(fā)生了彎曲．
①你認為圖線上部彎曲的原因是B．
A．平衡摩擦力時木板傾角太大
B．沒有滿足砂和砂桶的總質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量M．
C．沒有按要求先接通電源后釋放小車
D．平衡摩擦力時木板傾角太小
②為了使作出的a-F圖線能過坐標(biāo)原點，需要調(diào)整實驗裝置，可采取以下措施C
A．增加小車的質(zhì)量           B．減小小車的質(zhì)量
C．適當(dāng)墊高長木板的右端           D．適當(dāng)增加小桶內(nèi)砝碼質(zhì)量
（3）在這個實驗中，為了探究兩個物理量之間的關(guān)系，要保持第三個物理量不變，這種探究方法叫做控制變量 法．

Answer 1

分析 紙帶實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度．
解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項．
該實驗采用的是控制變量法研究，其中加速度、質(zhì)量、合力三者的測量很重要．

解答 解：（1）根據(jù)表格數(shù)據(jù)，通過描點，作出圖線，如下圖所示．

從圖線中得到F不變時，小車加速度a與質(zhì)量M之間存在的關(guān)系是成反比．
（2）①開始物體所受拉力為零時，卻產(chǎn)生了加速度，故操作過程中平衡摩擦力時木板傾角過大，隨著外力F的增大，砂和砂筒的質(zhì)量越來越大，最后出現(xiàn)了不滿足遠小于小車質(zhì)量的情況，因此圖線出現(xiàn)了偏折現(xiàn)象．
故選：B
②圖線不通過坐標(biāo)原點，F(xiàn)不為零時，加速度仍為零，知實驗前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分，所以可采取適當(dāng)墊高長木板的右端，即平衡摩擦力．
故選：C
（3）該實驗是探究加速度與力、質(zhì)量的三者關(guān)系，研究三者關(guān)系必須運用控制變量法．
故答案為：（1）如圖；F不變時，小車加速度a與質(zhì)量M之間存在的關(guān)系是成反比．
（2）B；C
（3）控制變量

點評 解決本題的關(guān)鍵會從紙帶上求瞬時速度和加速度，以及在作圖時注意，偏離比較遠的點可以舍去．若圖線與縱軸有交點時，則說明摩擦力沒有平衡或沒有平衡徹底；若圖線與橫軸有交點時，則說明摩擦力平衡過度．