Question

11．某组同学用图1所示的实验装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验．

（1）在探究加速度与力的关系过程中应保持小车的质量不变，这种研究方法叫变量控制法．用砝码和盘的重力作为小车所受外力，利用纸带算出小车的加速度，改变所挂钩码的数量，多次重复测量，进而研究加速度和力的关系．
（2）实验过程中，难以直接得到小车受到的牵引力，所以将砝码和盘的重力近似看作小车的牵引力，那么可以“将砝码和盘的重力近似看作小车的牵引力”的条件是砝码和盘的质量远小于小车的质量．
（3）利用图1装置做“验证牛顿第二定律”的实验时：甲同学根据实验数据画出的小车的加速度a和小车所受拉力F的图象为图2所示中的直线Ⅰ，乙同学画出的图象为图中的直线Ⅱ，直线Ⅰ、Ⅱ在纵轴或横轴上的截距较大，明显超出了误差范围，下面给出了关于形成这种情况原因的四种解释，其中可能正确的是BC
A、实验前甲同学没有平衡摩擦力
B、甲同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬的过高了
C、实验前乙同学没有平衡摩擦力
D、乙同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬的过高了．

Answer 1

分析 （1）该实验采用的是“控制变量法”，即通过先保持小车质量不变，研究加速度与力的关系；再保持小车受力不变，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度与力、质量的关系，正确理解“控制变量法”的应用．
（2）根据牛顿第二定律，结合对砝码和盘受力分析，只有当其质量远小于小车的质量时，砝码和盘的重力才接近绳子的拉力；
（3）Ⅰ图象表明在小车的拉力为0时，合外力大于0，说明平衡摩擦力过度．Ⅱ图象说明在拉力大于0时，物体的加速度为0，说明绳子的拉力被摩擦力平衡了，即没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

解答 解：（1）该实验采用的是控制变量法研究，即保持一个量不变，研究其他两个量之间的关系，在探究加速度与力的关系时，要控制小车质量不变而改变拉力大小；探究加速度与质量关系时，应控制拉力不变而改变小车质量；这种实验方法是控制变量法．
（2）根据牛顿第二定律得，整体的加速度a=$\frac{mg}{M+m}$，隔离对小车分析，小车的牵引力F=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}$，知当砝码和盘的质量远小于小车的质量，可以将砝码和盘的重力近似看作小车的牵引力．
（3）A、Ⅰ图象表明在小车的拉力为0时，小车的加速度大于0，说明合外力大于0，说明平衡摩擦力过渡，即把长木板的末端抬得过高了．故A错误，B正确．
C、Ⅱ图象说明在拉力大于0时，物体的加速度为0，说明合外力为0，即绳子的拉力被摩擦力平衡了，即没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，也就是没有将长木板的末端抬高或抬高不够．故C正确，D错误．
故选：BC
故答案为：（1）小车的质量，变量控制法；（2）砝码和盘的质量远小于小车的质量；（3）BC

点评 本题考查了科学探究方法，要掌握常用的科学探究方法，提高我们的实验探究能力．并掌握牛顿第二定律的应用，同时学会受力分析．