Question

圖（a）是“探究加速度與力、質量的關系”的實驗裝置示意圖．重力加速度取g．
（1）為了平衡小車受到的阻力，應適當抬高木板的

右

端（填“左”或“右”）．
（2）細砂和小桶的總質量為m，小車的質量為M，實驗要求m

遠小于

 M（填“遠大于”或“遠于”）．該實驗的原理是，在平衡小車受到的阻力后，認為小車受到的合外力是

mg

，其值與真實值相比

偏小

（填“偏大”或“偏小”），小車受到合外力的真實值為

mMg

m+M

．
（3）已知打點計時器的打點周期為0.02s，一位同學按要求打出一條紙帶如圖12（b）所示，在紙帶上每5個點取一個計數(shù)點，則計數(shù)點l、2間的距離S₁₂=

1.60

cm，計數(shù)點4的速度v₄=

0.31

 m/s，小車的加速度a=

0.60

 m/s²．
（4）保持細砂和砂桶的質量不變，改變小車的質量M，分別得到小車的加速度a與其對應的質量M，處理數(shù)據(jù)的恰當方法是作

a-

1

M

（填“a-M”或“a-

1

M

”）圖象．
（5）保持小車的質量不變，改變細砂的質量，甲、乙、丙三位同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分別作出了小車的加速度a隨合外力F變化的圖線如圖（c）、（d），（e）所示．
圖（c）中的圖線上部出現(xiàn)了彎曲，偏離了原來的直線，其主要原因是

砂和砂桶的質量沒有遠小于車的質量．

．
圖（d）中的圖線不通過原點，其主要原因是

木板的傾角過�。�

．
圖（e）中的圖線不通過原點，其主要原因是

木板的傾角過大

．

Answer 1

分析：平衡摩擦力時，使得重力沿斜面方向上的分力與摩擦力相等．繩子的拉力與鉤碼的重力是不等的，根據(jù)牛頓第二定律求出拉力和鉤碼重力的關系，從而知道在什么情況下繩子的拉力與鉤碼的重力近似相等．通過某段時間內(nèi)平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出計數(shù)點4的瞬時速度，根據(jù)△x=aT²求出加速度的大小．

解答：解：（1）將不帶滑輪的木板右端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運動，以使小車的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小車的合力就是繩子的拉力．故選C．
（2）根據(jù)牛頓第二定律得：
對m：mg-F_拉=ma
對M：F_拉=Ma
解得：F_拉=

mMg

m+M

=

mg

1+ m M

當m＜＜M時，即當細砂和小桶的總重力要遠小于小車的重力，繩子的拉力近似等于細砂和小桶的總重力．
該實驗的原理是，在平衡小車受到的阻力后，認為小車受到的合外力是mg，其值與真實值相比偏小，小車受到合外力的真實值為

mMg

m+M

．
（3）s₁₂=2.60-1.00cm=1.60cm．
計數(shù)點4的速度等于3、5兩點間的平均速度，v₄=

x35

t35

m/s=0.31m/s．
根據(jù)△x=aT²得，a=

△x

T2

=0.60m/s²．
（4）保持細砂和砂桶的質量不變，改變小車的質量M，分別得到小車的加速度a與其對應的質量M，處理數(shù)據(jù)的恰當方法是作a-

1

M

（5）從圖象上可以看出：F從0開始增加，砂和砂桶的質量遠小于車的質量，慢慢的砂和砂桶的重力在增加，那么在后面砂和砂桶的質量就沒有遠小于車的質量呢，那么繩子的拉力與砂和砂桶的總重力就相大呢．
所以偏離了原來的直線，其主要原因是砂和砂桶的質量沒有遠小于車的質量．
從上圖中發(fā)現(xiàn)直線沒過原點，當F≠0時，a=0．也就是說當繩子上有拉力時小車的加速度還為0，說明小車的摩擦力與繩子的拉力抵消呢．圖（d）中的圖線不通過原點，其主要原因是木板的傾角過小．
圖（e）中的圖線不通過原點，其主要原因是木板的傾角過大
故答案為：（1）右
（2）遠小于，mg，偏小，

mMg

m+M

，
（3）1.60，0.31，0.60
（4）a-

1

M

（5）砂和砂桶的質量沒有遠小于車的質量．
木板的傾角過小．
木板的傾角過大．

點評：實驗問題需要結合物理規(guī)律去解決．實驗中的第2題考查的是力學問題，把長木板的一端墊得過高，使得傾角偏大，會導致重力沿斜面向下的分力增大，摩擦力減小等現(xiàn)象，這些我們都要從學過的力學知識中解決．
紙帶的處理是運用勻變速直線運動的兩個推論去完成的．