Question

5．某同学利用图（a）所示实验装置探究小车加速度a与所挂重物的质量m的关系图．实验中小车的质量为200g，在小盘中不断增加砝码的质量，并记录砝码和小盘的总质量为m，描点得到了如图（b）的一系列点．回答下列问题：
（1）根据该同学描的点，可以看出小车的加速度a与所挂重物的质量m成非线性（填“线性”或“非线性”）关系，所以应该用平滑曲线（填“直线”或“平滑曲线”） 拟合．

（2）由图（b）可知，a-m图线不经过原点，可能的原因是没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
（3）若利用本实验装置来证明“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与合外力成正比”的结论，并直接以所挂砝码和小盘的总重力mg作为小车受到的合外力，在实验过程中需要采取的措施有AD
A．取下细绳和小盘，调整木板的倾角，使小车拖着纸带在木板上匀速运动
B．系着细绳和空的小盘，调整木板的倾角，使小车拖着纸带在木板上匀速运动
C．在增加小盘中砝码的同时在小车上增加砝码，使所挂重物的总质量始终远小于小车的总质量
D．本实验中，小盘和其中砝码的总质量应适当小些，如不超过40g．

Answer 1

分析 该实验的研究对象是小车，采用控制变量法研究．当质量一定时，研究小车的加速度和小车所受合力的关系．为消除摩擦力对实验的影响，可以把木板的右端适当垫高，以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小车的合力就是绳子的拉力．

解答 解：（1）由描出的点可知，a-m图线是曲线，即小车的加速度与钩码的质量成非线性关系；应该用平滑曲线拟合．
（2）从上图中发现直线没过原点，图象在横轴上有截距，说明当拉力大到一定值时才有加速度，这是由于没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足造成的．
（3）A、为使小车受到的拉力等于砝码和小盘的重力，实验前要平衡摩擦力，应取下细绳和小盘，调整木板的倾角，使小车拖着纸带在木板上匀速运动，故A正确，B错误；
C、探究加速度与力的关系实验时，应保持小车的质量不变，故C错误；
D、当小车质量远大于砝码与小盘质量时可以近似认为小车受到的拉力等于砝码与小盘的重力，本实验中，小盘和其中砝码的总质量应适当小些，如不超过40g，故D正确；故选AD．
故答案为：（1）非线性；平滑曲线；（2）没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；（3）AD．

点评 该实验是探究加速度与力、质量的三者关系，研究三者关系必须运用控制变量法．
对于实验我们要清楚每一项操作存在的理由．比如为什么要平衡摩擦力，这样问题我们要从实验原理和减少实验误差方面去解决．