Question

13．如圖為“用DIS（位移傳感器、數據采集器、計算機）研究加速度和力的關系”的實驗裝置．

（1）在該實驗中必須采用控制變量法，應保持小車質量不變，用鉤碼所受的重力作為小車的拉力，用DIS測出小車的加速度．
（2）改變所掛鉤碼的數量，多次重復測量．在某次實驗中根據測得的多組數據可畫出a-F  關系圖線（如圖所示）．圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是C；圖線也沒有通過原點O，此誤差的主要原因是A．
A．小車與軌道之間存在摩擦
B．軌道與水平面的夾角太大
C．所掛鉤碼的總質量太大
D．所用小車的質量太大．

Answer 1

分析 （1）探究加速度與力的關系，應控制小車的質量保持不變；平衡摩擦力后用鉤碼的重力作為小車受到的合力；
（2）根據實驗注意事項分析圖象偏離直線和不通過原點的原因．

解答 解：（1）探究加速度與力的關系，應保持小車的質量不變，用鉤碼所受的重力作為小車所受的合力．
（2）以小車與鉤碼組成的系統為研究對象，系統所受的合外力等于鉤碼的重力m_鉤碼g，
由牛頓第二定律得：m_鉤碼g=（m_小車+m_鉤碼）a，小車的加速度a=$\frac{{m}_{鉤碼}g}{{m}_{小車}+{m}_{鉤碼}}$，
小車受到的拉力F=m_小車a=$\frac{{{m}_{小車}m}_{鉤碼}g}{{m}_{小車}+{m}_{鉤碼}}$，當m_鉤碼＜＜m_小車時，
可以認為小車受到的合力等于鉤碼的重力，如果鉤碼的質量太大，
則小車受到的合力小于鉤碼的重力，實驗誤差較大，a-F圖象偏離直線，故C正確．
根據圖象可知，當F≠0時，a=0，說明小車與軌道之間存在摩擦，故A正確．
故答案為：（1）小車質量；（2）C；A

點評 本題考查了控制變量法的應用、實驗數據處理、實驗誤差分析，實驗誤差分析是本題的難點；應知道當砝碼質量遠小于小車質量時，可以認為小車受到的拉力等于鉤碼重力．