问题 填空题

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:

12345678
M/kg1.001.001.001.001.251.502.002.50
F/N0.250.500.751.001.001.001.001.00
a/(m•s-20.250.510.740.990.800.670.500.40
(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:______.

答案

:(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.

单项选择题
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