Question

20．某物理興趣小組設(shè)計(jì)了一個(gè)探究加速度a與物體所受合外力F及質(zhì)量M的關(guān)系實(shí)驗(yàn)．圖1為實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖，A為小車(chē)，B為打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(zhǎng)木板．

（1）在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，為了探究加速度、力、質(zhì)量三個(gè)物理量之間的關(guān)系，用到了一種常用的探究方法，這種方法叫做控制變量法
（2）在“探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，以下做法正確的兩項(xiàng)是BC
A．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將重物用細(xì)繩通過(guò)定滑輪系在小車(chē)上
B．平衡摩擦力時(shí)，小車(chē)后面的紙帶必須連好，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)過(guò)程中紙帶也要受到阻力
C．每次改變小車(chē)的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力
D．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開(kāi)小車(chē)，后接通電源
（3）保持小車(chē)質(zhì)量M不變，改變砂和砂桶總質(zhì)量m，把砂和砂桶的總重力當(dāng)作小車(chē)的合外力F，探究a與F的關(guān)系．小東和小雅兩位同學(xué)分別做了實(shí)驗(yàn)并作出了a-F圖線，如圖2所示，小輝和小吳初步分析后認(rèn)為：
小東的圖線出現(xiàn)偏差的原因是未平衡摩擦力或摩擦力平衡不夠
小雅的圖線上部彎曲的原因是砂和砂桶總質(zhì)量m過(guò)大，不滿足條件m＜＜M．

Answer 1

分析 （1）探究力、質(zhì)量與加速度三個(gè)物理量之間的定量關(guān)系，必須先控制一個(gè)量不變，這樣的方法在物理學(xué)中稱(chēng)為控制變量法
（2）探究加速度與拉力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，要平衡摩擦力，平衡摩擦力時(shí)，要求小車(chē)在無(wú)動(dòng)力的情況下平衡摩擦力，不需要掛任何東西．小車(chē)的加速度應(yīng)根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶求出；平衡摩擦力時(shí)，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：mgsinθ=μmgcosθ，可以約掉m，只需要平衡一次摩擦力．操作過(guò)程是先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再放開(kāi)小車(chē)；
（3）由圖象可知，還沒(méi)有掛重物時(shí)，小車(chē)已經(jīng)產(chǎn)生了加速度，由此可知圖象不過(guò)原點(diǎn)的原因．

解答 解：（1）為了探究力、質(zhì)量與加速度三個(gè)物理量之間的定量關(guān)系，可以在質(zhì)量一定的情況下，探究物體的加速度與力的關(guān)系；再在物體受力一定的情況下，探究物體的加速度與質(zhì)量的關(guān)系．最后歸納出加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系．這樣的物理方法稱(chēng)為控制變量法．
（2）A、平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將繩從小車(chē)上拿去，輕輕推動(dòng)小車(chē)，使小車(chē)拖著紙帶沿木板運(yùn)動(dòng)，通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出來(lái)的紙帶判斷小車(chē)是否勻速運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤，B正確；
C、每次改變小車(chē)的質(zhì)量時(shí)，小車(chē)的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力，故C正確；
D、實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先放開(kāi)小車(chē)，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，由于小車(chē)運(yùn)動(dòng)較快，可能會(huì)使打出來(lái)的點(diǎn)很少，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，同時(shí)要求開(kāi)始小車(chē)要靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，故D錯(cuò)誤；
故選：BC
（3）小東：圖線不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，F(xiàn)不為零時(shí)，加速度仍為零，知實(shí)驗(yàn)前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分．
小雅：隨著外力F的增大，砂和砂筒的質(zhì)量越來(lái)越大，最后出現(xiàn)了不滿足遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量的情況，因此圖線出現(xiàn)了偏折現(xiàn)象．
故答案為：（1）控制變量法；（2）BC；
（3）未平衡摩擦力或摩擦力平衡不夠；砂和砂桶總質(zhì)量m過(guò)大，不滿足條件m＜＜M

點(diǎn)評(píng) 解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)，尤其是理解平衡摩擦力和M＞＞m的操作和要求的含義．只要掌握了實(shí)驗(yàn)原理就能順利解決此類(lèi)題目，就能舉一反三，所以要注意基本原理的學(xué)習(xí)．