Question

【題目】在探究加速度與力關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，小明同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示（俯視圖）的實(shí)驗(yàn)方案:將兩個(gè)小車放在水平木板上，前端分別系一條細(xì)線跨過(guò)定滑輪與砝碼盤相連，后端各系一細(xì)線.

（1）平衡摩擦力后，在保證兩小車質(zhì)量相同、盤中砝碼質(zhì)量不同的情況下，用一黑板擦把兩條細(xì)線同時(shí)按在桌子上，抬起黑板擦兩小車同時(shí)開始運(yùn)動(dòng)，按下黑板擦兩小車同時(shí)停下來(lái).小車前進(jìn)的位移分別為x1、x2，由于x=，則，測(cè)出砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量m1、m2，若滿足__________________即可得出小車的質(zhì)量—定時(shí)其加速度與拉力成正比的結(jié)論.若小車的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量，但該實(shí)驗(yàn)中測(cè)量的誤差仍然較大，其主要原因是__________________________.

（2）小軍同學(xué)換用圖乙所示的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn):在小車的前方安裝一個(gè)拉力傳感器，在小車后面固定紙帶并穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.由于安裝了拉力傳感器，下列操作要求中不需要的是_____________.（填正確選項(xiàng)前的字母）

A.測(cè)出砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量

B.將木板墊起適當(dāng)角度以平衡摩擦力

C.跨過(guò)滑輪連接小車的細(xì)繩與長(zhǎng)木板平行

D.砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和傳感器的總質(zhì)量

（3）測(cè)出小車質(zhì)量M并保持不變，改變砝碼的質(zhì)量分別測(cè)得小車加速度a與拉力傳感器示數(shù)F，利用測(cè)得數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙中畫出a—F 圖線A；若小軍又以為斜率在圖象上畫出圖線B如圖丙，利用圖象中給出的信息，可求出拉力傳感器的質(zhì)量為_____________.

Answer 1

【答案】 黑板擦按下后小車不會(huì)立刻停下，測(cè)量位移不是實(shí)際加速位移 AD -M

【解析】

(1)[1][2]由可知，小車從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，時(shí)間相等的情況下加速度與位移成正比，根據(jù)牛頓第二定律有小車質(zhì)量一定時(shí)，加速度與拉力成正比，拉力是用鉤碼的重力mg代替的（即加速度與鉤碼重力mg成正比）所以若滿足：

則加速度與作用力成正比。若出現(xiàn)小車的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量，但該實(shí)驗(yàn)中測(cè)量的誤差仍然較大，分析實(shí)驗(yàn)中客觀原因，當(dāng)然是位移測(cè)量出現(xiàn)的問題，比如：黑板擦按下后小車不會(huì)立刻停下等。

(2)[3] 若安裝了拉力傳感器，則拉力不需要測(cè)量了，當(dāng)然也不必滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和傳感器的總質(zhì)量；也不必測(cè)出砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量（是用它們的總重力代替拉力的）。但仍需平衡阻力，細(xì)繩要與板平行，故選項(xiàng)AD符合題意，BC不符合題意。

(3)[4] 根據(jù)牛頓第二定律有：

對(duì)圖象A有：

對(duì)圖象B有：

聯(lián)立兩式可得拉力傳感器的質(zhì)量為：