Question

13．如图为“用DIS（位移传感器、数据采集器、计算机）研究加速度和力的关系”的实验装置．

（1）在该实验中必须采用控制变量法，应保持小车质量不变，用钩码所受的重力作为小车的拉力，用DIS测出小车的加速度．
（2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量．在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F  关系图线（如图所示）．图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是C；图线也没有通过原点O，此误差的主要原因是A．
A．小车与轨道之间存在摩擦
B．轨道与水平面的夹角太大
C．所挂钩码的总质量太大
D．所用小车的质量太大．

Answer 1

分析 （1）探究加速度与力的关系，应控制小车的质量保持不变；平衡摩擦力后用钩码的重力作为小车受到的合力；
（2）根据实验注意事项分析图象偏离直线和不通过原点的原因．

解答 解：（1）探究加速度与力的关系，应保持小车的质量不变，用钩码所受的重力作为小车所受的合力．
（2）以小车与钩码组成的系统为研究对象，系统所受的合外力等于钩码的重力m_钩码g，
由牛顿第二定律得：m_钩码g=（m_小车+m_钩码）a，小车的加速度a=$\frac{{m}_{钩码}g}{{m}_{小车}+{m}_{钩码}}$，
小车受到的拉力F=m_小车a=$\frac{{{m}_{小车}m}_{钩码}g}{{m}_{小车}+{m}_{钩码}}$，当m_钩码＜＜m_小车时，
可以认为小车受到的合力等于钩码的重力，如果钩码的质量太大，
则小车受到的合力小于钩码的重力，实验误差较大，a-F图象偏离直线，故C正确．
根据图象可知，当F≠0时，a=0，说明小车与轨道之间存在摩擦，故A正确．
故答案为：（1）小车质量；（2）C；A

点评 本题考查了控制变量法的应用、实验数据处理、实验误差分析，实验误差分析是本题的难点；应知道当砝码质量远小于小车质量时，可以认为小车受到的拉力等于钩码重力．