Question

16．如圖為“用DIS（外移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)）研究加速度和力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置．

（1）在該實(shí)驗(yàn)中必須保持小車的總質(zhì)量不變，用鉤碼的重力作為小車所受外力，用DIS測小車的加速度，改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測量，進(jìn)而研究加速度和力的關(guān)系．這種研究方法是采用控制變量法．
（2）改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測量．在某次實(shí)驗(yàn)中根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)畫出a-F關(guān)系圖線（如圖所示）．
①分析此圖線的OA段可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是在質(zhì)量不變的條件下，加速度與外力成正比．
②（單選題）此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是C
A．小車與軌道之間存在摩擦
B．導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)
C．所掛鉤碼的總質(zhì)量太大
D．所用小車的質(zhì)量太大
（3）為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，使畫出的α-F關(guān)系圖線盡可能是一條過原點(diǎn)的直線，你有哪些措施？應(yīng)該滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量．

Answer 1

分析 試驗(yàn)是探究小車加速度a與合外力F之間的關(guān)系，應(yīng)采用控制變量法：保持小車的質(zhì)量不變．合外力F可用鉤碼受到的重力代替，變化鉤碼的個(gè)數(shù)，可改變合外力．
控制實(shí)驗(yàn)所控制的變量，分析圖象，根據(jù)圖象特點(diǎn)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論；根據(jù)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)分析圖象偏離直線的原因．

解答 解：（1）試驗(yàn)是探究小車加速度a與合外力F之間的關(guān)系，應(yīng)采用控制變量法，即保持小車的質(zhì)量不變，小車受到的合外力F可用鉤碼受到的重力代替．
（2）①由圖象OA段可知，a與F成正比，即：在小車質(zhì)量一定時(shí)，加速度a與小車受到的合力F成正比．
②設(shè)小車的質(zhì)量為M，鉤碼的質(zhì)量為m，由實(shí)驗(yàn)原理得：
   mg=Ma
得：a=$\frac{mg}{M}$，這是理論值，而實(shí)際上a′=$\frac{mg}{m+M}$，這是真實(shí)值，只有當(dāng)M＞＞m時(shí)：a′≈$\frac{mg}{M}$，
a與F才成線性關(guān)系，可見AB段明顯偏離直線是由于沒有滿足M＞＞m造成的，故ABD錯(cuò)誤，C正確．
故選：C
（3）為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，使畫出的α-F關(guān)系圖線盡可能是一條過原點(diǎn)的直線，應(yīng)該滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量．
故答案為：（1）控制變量法；（2）①在質(zhì)量不變的條件下，加速度與外力成正比，②C．
（3）應(yīng)該滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量

點(diǎn)評(píng) 本題考查了控制變量法的應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)誤差分析，實(shí)驗(yàn)誤差分析是本題的難點(diǎn)；應(yīng)知道當(dāng)砝碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時(shí)，可以認(rèn)為小車受到的拉力等于鉤碼重力．