Question

16．“用DIS研究加速度與力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖（a）所示，實(shí)驗(yàn)中用所掛鉤碼的重量作為細(xì)線對(duì)小車(chē)的拉力F．通過(guò)增加鉤碼的數(shù)量，多次測(cè)量，可得小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象．他們?cè)谲壍浪�平和傾斜的兩種情況下分別做了實(shí)驗(yàn)，得到了兩條aF圖線，如圖（b）所示．

（1）圖線①（選填“①”或“②”） 是在軌道右側(cè)抬高成為斜面情況下得到的．
（2）在軌道水平時(shí)，小車(chē)運(yùn)動(dòng)的阻力F_f=0.5N．
（3）圖（b）中，拉力F較大時(shí)，aF圖線明顯彎曲，產(chǎn)生誤差，造成此誤差的主要原因是C．
A．小車(chē)與軌道之間存在摩擦         B．導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)
C．所掛鉤碼的總質(zhì)量太大           D．所用小車(chē)的質(zhì)量太大．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖象①可知，當(dāng)拉力為零時(shí)，物體已經(jīng)具有加速度，②圖象，有拉力時(shí)，加速度為零，由此可知，一個(gè)是由于木板傾斜的太大，一個(gè)沒(méi)有傾斜或者傾斜的角度太小．
（2）根據(jù)圖示圖象應(yīng)用牛頓第二定律可以求出阻力．
（3）根據(jù)圖象得出變量之間的關(guān)系，知道鉤碼所受的重力作為小車(chē)所受外力的條件．

解答 解：（1）在水平軌道上，由于受到摩擦力，拉力不為零時(shí)，加速度仍然為零，可知圖線Ⅱ是在軌道水平的情況下得到的．當(dāng)軌道的右側(cè)抬高過(guò)高時(shí)，（平衡摩擦力過(guò)度），拉力等于0時(shí)，會(huì)出現(xiàn)加速度，所以圖線①是在軌道右側(cè)抬高成為斜面情況下得到的．
（2）根據(jù)牛頓第二定律得，F(xiàn)-f=ma，a=$\frac{F}{m}$-$\frac{f}{m}$，圖線的斜率表示質(zhì)量的倒數(shù)；因?yàn)镕=0.5N時(shí)，加速度為零，解得f=0.5N．
（3）由牛頓第二定律可知，對(duì)M、m系統(tǒng)：mg=（M+m）a，對(duì)M：F=Ma，解得：F=$\frac{Mmg}{M+m}$=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，只有當(dāng)M＞＞m時(shí)，F(xiàn)≈mg，當(dāng)所掛鉤碼的總質(zhì)量m太大、不能滿足條件：M＞＞m時(shí)，小車(chē)所受拉力明顯小于mg，a-F圖線明顯彎曲，故C正確，故選C；
故答案為：（1）①；（2）0.5；（3）C．

點(diǎn)評(píng) 對(duì)于實(shí)驗(yàn)我們要明確實(shí)驗(yàn)原理、具體實(shí)驗(yàn)操作以及數(shù)據(jù)處理等，同時(shí)要清楚每一項(xiàng)操作存在的理由，只有掌握好了基本知識(shí)和基本方法才能順利解決實(shí)驗(yàn)題目，所以要重視基本知識(shí)和基本方法的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練．注意小車(chē)的拉力能等于重力的前提條件，并掌握?qǐng)D象斜率的含義．