如图所示是某同学探究加速度与力、质量关系的实验装置。将一辆小车放在光滑的水平板上,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 | M0 | M0 | M0 | M0 | 1.25 | 1.50 | 2.00 | 2.50 |
F/N | 0.25 | 0.50 | 0.75 | 1.00 | F0 | F0 | F0 | F0 |
a/(m?s-2) | 0.25 | 0.51 | 0.74 | 0.99 | 0.80 | 0.67 | 0.50 | 0.40 |
小题1:某同学通过计算得到绳中的拉力表达式为,分析表达式可知,要使绳中的拉力(即拉小车的力)
,要满足的条件是_____________。
小题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,这种实验方法叫做__________;
小题3:通过表中1—4列数据在给定的坐标系中画出a-F图像,由图像可得到的结论是:_____________________________________________;
通过表中4—8列数据可得到的结论是:_______________________________________________。
小题1:
小题2:控制变量法
小题3:当小车质量一定时,小车的加速度与其所受的合力成正比;(2分)图像
当小车所受的合力一定时,小车的加速度与其质量成反比
(1)将表达式变形得,所以要使绳中的拉力(即拉小车的力)
。
(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,得到如图所示的图像,则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.
本题考查了数据的处理,利用图像处理数据,以及对结论进行文字表达,难度不大。