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    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
    盘和砝码的总质量
    盘和砝码的总质量
    ；
    （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
    控制变量法
    控制变量法
    ；
    （3）通过表中1～4列数据可得到的结论是：
    质量一定，加速度与力成正比
    质量一定，加速度与力成正比
    ；通过表中4～8列数据可得到的结论是：
    力一定，加速度与质量成反比
    力一定，加速度与质量成反比
    ．
    （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：
    未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够
    未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够
    ．
    分析：（1）要求在什么情况下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，需求出绳子的拉力，而要求绳子的拉力，应先以整体为研究对象求出整体的加速度，再以M为研究对象求出绳子的拉力，通过比较绳对小车的拉力大小和盘和盘中砝码的重力的大小关系得出只有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．
    （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．
    （3）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）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．
    解答：解：：（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．
    点评：只要真正掌握了实验原理就能顺利解决此类实验题目，而实验步骤，实验数据的处理都与实验原理有关，故要加强对实验原理的学习和掌握．
    练习册系列答案
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    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：

    我国发射的“嫦娥一号”探月卫星，实现了国人百年奔月的梦想．
    （1）如图1是某同学对“嫦娥一号”探月卫星绕月运行的可能轨道的猜想，其中不可能实现的是哪个图对应的轨道，你的理由是什么？

    （2）如果宇航员在月球表面上，测出小物块自由下落h高度所用的时间为t；测出绕月卫星在靠近月球表面圆轨道上飞行时的周期是T，已知万有引力常量为G．请你用上述各量推导出月球质量的表达式．
    （3）某学校物理兴趣小组研究“嫦娥一号”探月卫星的发射和运行情况时猜想：卫星要把拍摄到的各种图片信息，持续不断地用微波发回地面时，由于月球的遮挡，在地球上总有一段时间接收不到卫星发来的微波信号．为了验证自己的猜想，他们设计了如图2所示的电脑模拟实验：固定地球和月球模型，让卫星绕月旋转，在地球上安装微波接收器，证实了他们的猜想是正确的．
    在实验中他们设计和测量的各类数据是：地球、月球和卫星的质量分别为m地、m月和m卫，卫星绕月球运行的周期为T，轨道半径为r卫=2r，地球和月球的半径分别为r地=3r和r月=r，地球与月球之间的质心距离为L=180r．请你求出：在这个模拟实验中，卫星绕月球运行一个周期的时间内，地球不能接收到卫星发射的微波信号的时间（万有引力恒量为G，cos89°=
    190
    ）．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    在探究物体的加速度a与物体所受外力F、物体质量M间的关系时，采用如图所示的实验装置，小车及车中的砝码质量用M表示，盘及盘中的砝码质量用m表示．
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    （1）当M与m的大小关系满足
     
    时，才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力．
    （2）某一组同学先保持盘及盘中的砝码质量m一定来做实验，其具体操作步骤如下，以下做法正确的是
     
    ．
    A．平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上
    B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力
    C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源
    D．用天平测出m以及小车质量M，小车运动的加速度可直接用公式a=
    mgM
    求出
    （3）另两组同学保持小车及车中的砝码质量M一定，探  究加速度a与所受外力F的关系，由于他们操作不当，这两组同学得到的a-F关系图象分别如图1和图2所示，其原因分别是：
    图1：
     
    ；
    图2：
     
    ．

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    科目：高中物理 来源： 题型：阅读理解

    （2008?黄冈一模）（1）如图1是“用描迹法画出电场中平面上的等势线”的实验示意图，电极A接电源负极，电极B接电源正极，a、b、c、d、e是五个基准点．当电流从“+”接线柱流人电流表时，指针向“+”接线柱一侧偏转；当电流从“-”接线柱流人电流表时，指针向“-”接线柱一侧偏转在实验时，探针I接触基准点d，另一探针Ⅱ接触探测点p（pd连线垂直于AB连线），灵敏电流计指针向“-”接线柱一侧偏转，为尽快探测到与d点电势相等的点，探针Ⅱ由p点
    D
    D

    A．向上移动    B．向下移动    C．向左移动    D．向右移动

    （2）某同学看到一只鸟落在树枝上的P处时，鸟随树枝上下振动．该同学用秒表测出完成30次全振动所用的时间为34.0s，他猜想一定次数的振动时间可能与鸟的质量成正比，也许利用这一猜想可以测出鸟的质量．于是他想通过实验来验证这种猜想井算出这只鸟的质量该同学采用了如下方法进行探究：在如图2所示的树枝上的P处悬挂不同质量的砝码，并分别测出砝码30次全振动所用的时间，测量数据记录如下表
    砝码质量m/g 100 200 300 400 500
    时间t/s 21.2 30.0 36.7 42.4 47.4
    此同学根据测量数据作出了m-t图象如图所示

    下面请你来帮助他完成实验任务，并回答相关问题：
    ①根据这位同学作出的m-t图象可知，他的猜想是否正确？
    不正确
    不正确
    （填“正确”或“不正确”）
    ②观察这位同学作出的m-t图线形状及走势，提出你对振动时间t与砝码质量m间关系的假设，并通过列表作出相应的图象，得出结论，写出t与m间的关系式．
    如果在计算或作图时需要，可参考下面的根式表：
    m 100 200 300 400 500
    		m
    		 10.0 14.1 17.3 20.0 22.4
     3
    		m
    		 4.6 5.8 6.7 7.4 7.9
    假设：
    t∝
    		m
    或 砝码的质量与时间的平方成正比
    t∝
    		m
    或 砝码的质量与时间的平方成正比
    ；
    列表：
    		m
    /
    		g
    		m
    /
    		g
    10.0
    10.0
    14.1
    14.1
    17.3
    17.3
    20.0
    20.0
    22.4
    22.4
    时间t/s
    时间t/s
    21.2
    21.2
    30.0
    30.0
    36.7
    36.7
    42.4
    42.4
    47.4
    47.4
    作图：（画在答题卡的坐标纸上）
    结论：
    图象是一条过原点的倾斜直线，说明砝码做30次全振动的时间与其质量的平方根成正比
    图象是一条过原点的倾斜直线，说明砝码做30次全振动的时间与其质量的平方根成正比
    ；
    关系式：
    m=0.22t2（在0.20t2-0.25t2之间均正确）
    m=0.22t2（在0.20t2-0.25t2之间均正确）
    ．

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    科目：高中物理 来源：不详 题型：问答题

    我国发射的“嫦娥一号”探月卫星，实现了国人百年奔月的梦想．
    （1）如图1是某同学对“嫦娥一号”探月卫星绕月运行的可能轨道的猜想，其中不可能实现的是哪个图对应的轨道，你的理由是什么？

    精英家教网

    （2）如果宇航员在月球表面上，测出小物块自由下落h高度所用的时间为t；测出绕月卫星在靠近月球表面圆轨道上飞行时的周期是T，已知万有引力常量为G．请你用上述各量推导出月球质量的表达式．
    （3）某学校物理兴趣小组研究“嫦娥一号”探月卫星的发射和运行情况时猜想：卫星要把拍摄到的各种图片信息，持续不断地用微波发回地面时，由于月球的遮挡，在地球上总有一段时间接收不到卫星发来的微波信号．为了验证自己的猜想，他们设计了如图2所示的电脑模拟实验：固定地球和月球模型，让卫星绕月旋转，在地球上安装微波接收器，证实了他们的猜想是正确的．
    在实验中他们设计和测量的各类数据是：地球、月球和卫星的质量分别为m地、m月和m卫，卫星绕月球运行的周期为T，轨道半径为r卫=2r，地球和月球的半径分别为r地=3r和r月=r，地球与月球之间的质心距离为L=180r．请你求出：在这个模拟实验中，卫星绕月球运行一个周期的时间内，地球不能接收到卫星发射的微波信号的时间（万有引力恒量为G，cos89°=
    1
    90
    ）．

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    科目：高中物理 来源：2007-2008学年江苏省徐州市高一（下）期末物理试卷（解析版） 题型：解答题

    我国发射的“嫦娥一号”探月卫星，实现了国人百年奔月的梦想．
    （1）如图1是某同学对“嫦娥一号”探月卫星绕月运行的可能轨道的猜想，其中不可能实现的是哪个图对应的轨道，你的理由是什么？

    （2）如果宇航员在月球表面上，测出小物块自由下落h高度所用的时间为t；测出绕月卫星在靠近月球表面圆轨道上飞行时的周期是T，已知万有引力常量为G．请你用上述各量推导出月球质量的表达式．
    （3）某学校物理兴趣小组研究“嫦娥一号”探月卫星的发射和运行情况时猜想：卫星要把拍摄到的各种图片信息，持续不断地用微波发回地面时，由于月球的遮挡，在地球上总有一段时间接收不到卫星发来的微波信号．为了验证自己的猜想，他们设计了如图2所示的电脑模拟实验：固定地球和月球模型，让卫星绕月旋转，在地球上安装微波接收器，证实了他们的猜想是正确的．
    在实验中他们设计和测量的各类数据是：地球、月球和卫星的质量分别为m地、m月和m卫，卫星绕月球运行的周期为T，轨道半径为r卫=2r，地球和月球的半径分别为r地=3r和r月=r，地球与月球之间的质心距离为L=180r．请你求出：在这个模拟实验中，卫星绕月球运行一个周期的时间内，地球不能接收到卫星发射的微波信号的时间（万有引力恒量为G，）．

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