Question

某同学设计了一个探究加速度与物体所受合外力F及质量M的关系实验。下图为实验装置简图，A为小车，B为打点计时器，C为装有砂的砂桶（总质量为m），D为一端带有定滑轮的长木板。

若保持砂和砂桶质量m不变，改变小车质量M，分别得到小车加速度a与质量M及对应的数据如下表所示。

（1）根据表中数据，为直观反映F不变时a与M的关系，请在下图所示的方格坐标纸中选择恰当的物理量建立坐标系，并作出图线。

（2）从图线中得到F不变时，小车加速度a与质量M之间存在的关系是_________。

（3）某同学在探究a与F的关系时，把砂和砂桶的总重力当作小车的合外力F，作出a－F图线如图所示，试分析图线不过原点的原因是 _______，图线上部弯曲的原因是 _____。

（4）在这个实验中，为了探究两个物理量之间的关系，要保持第三个物理量不变，这种探究方法叫做 __________法。

Answer

如图：

a与M成反比平衡摩擦力时木板倾角太大 ；没有满足砂和砂桶的总质量远小于小车质量M。控制变量

【解析】（1）根据图表在坐标纸上描点，然后用一条直线将这些点和坐标原点连接起来，图象如图所示：

（2）从图线中得到F不变时，小车加速度a与质量M之间存在的关系是成反比，即a∝.

（3）开始物体所受拉力为零时，却产生了加速度，故操作过程中平衡摩擦力时木板倾角过大，随着外力F的增大，砂和砂筒的质量越来越大，最后出现了不满足远小于小车质量的情况，因此图线出现了偏折现象．
（4）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．

点睛：解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项，尤其是理解平衡摩擦力和M＞＞m的操作和要求的含义．