Question

10．在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗中，采用如圖1所示的實驗裝置，小車及車中砝碼的質(zhì)量用M表示，盤及盤中砝碼的質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶打上的點計算出．

（1）當M與m的大小關(guān)系滿足M＞＞m時，才可以認為繩對小車的拉力大小等于盤及盤中砝碼的重力．
（2）圖2是甲同學根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出的a-F圖象，該圖象表明實驗操作中存在的問題是沒有平衡摩擦力或平衡不足．
（3）乙、丙同學用同一裝置實驗，各自得到的a-F圖線如圖3所示，說明兩個同學做實驗時的哪一個物理量質(zhì)量取值不同．并比較其大小M_乙＜M_丙．

Answer 1

分析 （1）要求在什么情況下才可以認為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力，需求出繩子的拉力，而要求繩子的拉力，應(yīng)先以整體為研究對象求出整體的加速度，再以M為研究對象求出繩子的拉力，通過比較繩對小車的拉力大小和盤和盤中砝碼的重力的大小關(guān)系得出只有m＜＜M時才可以認為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力．
（2）圖中有拉力時沒有加速度，說明沒有（完全）平衡小車受到的摩擦力．
（3）a-F圖象的斜率等于物體的質(zhì)量的倒數(shù)，故斜率不同則物體的質(zhì)量不同．

解答 解：（1）以整體為研究對象有：mg=（m+M）a
解得：a=$\frac{mg}{M+m}$，
以M為研究對象有繩子的拉力為：F=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}$
顯然要有F=mg必有m+M=M，故有M＞＞m，即只有M＞＞m時才可以認為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力．
（2）圖中有拉力時沒有加速度，是由于實驗前沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足造成的；
（3）根據(jù)F=Ma可得$a=\frac{1}{M}F$，即a-F圖象的斜率等于物體的質(zhì)量倒數(shù)，所以兩小車的質(zhì)量不同，根據(jù)圖象可知，M_乙＜M_丙．
故答案為：（1）M＞＞m；（2）沒有平衡摩擦力或平衡不足；（3）質(zhì)量，M_乙＜M_丙

點評 本題關(guān)鍵掌握實驗原理和方法，就能順利解決此類實驗題目，而實驗步驟，實驗數(shù)據(jù)的處理都與實驗原理有關(guān)，故要加強對實驗原理的學習和掌握．