Question

如图1所示是某同学探究加速度与力、质量关系的实验装置．将一辆小车放在长木板上，小车前端系上细绳，绳

如图1所示是某同学探究加速度与力、质量关系的实验装置．将一辆小车放在长木板上，小车前端系上细绳，绳的另一端跨过定滑轮挂一小盘，盘里放适量的砝码，盘与砝码的总质量为m，车后端连一纸带，穿过打点计时器限位孔，小车运动时带动纸带运动，通过打点计时器记录下小车运动的情况． 该同学通过在小车上加减砝码改变小车的质量M，通过在盘中增减砝码改变小车所受的合力F，研究纸带算出小车运动的加速度a，几次实验数据记录如下表： 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）实验中盘与砝码的总质量远小于小车质量时，细绳对小车的拉力可以近似认为等于______；（2）在实验中为了探究小车的加速度与力和质量的关系，该同学采用了先保持小车质量M不变，研究另两个量间的关系，这种方法叫做______；（3）通过表中1～4列数据可得到的结论是：______；通过表中4～8列数据可得到的结论是：______．（4）在“探究加速度与力的关系”时，保持小车的质量不变，改变小桶中砝码的质量，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F图线如图2所示，该图线不通过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因：______．

Answer 1

：（1）以整体为研究对象有mg=（m+M）a 解得a= mg m+M ， 以M为研究对象有绳子的拉力F=Ma= M m+M mg ， 显然要有F=mg必有m+M=M，故有m＜＜M，即只有m＜＜M时才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力． 故当盘与砝码的总质量远小于小车质量时，细绳对小车的拉力可以近似认为等于盘和砝码的总质量． （2）研究三个变量之间的关系时，先假定其中一个量不变，研究另外两个量之间的关系，这种方法称为控制变量法．而在本实验中探究小车的加速度与力和质量的关系，故先保持小车质量M不变，而研究合外力和加速度两个物理量之间的关系，故为控制变量法． （3）根据控制变量法得到的实验数据，可以得出：质量一定的前提下，物体的加速度与力成正比；力一定的前提下，物体的加速度与质量成反比． （4）图线不通过坐标原点与横坐标有截距说明：小车所受拉力力为某个值时，加速度仍然为零，即合外力为0，说明此时外力与摩擦力平衡，原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够． 故本题的答案为：（1）盘和砝码的总质量． （2）控制变量法； （3）质量一定，加速度与力成正比；力一定，加速度与质量成反比 （4）未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够．