Question

18．某同學(xué)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究小車(chē)的加速度與力的關(guān)系．實(shí)驗(yàn)中小車(chē)質(zhì)量為M，實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇了不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩和輕質(zhì)定滑輪．
（1）實(shí)驗(yàn)中托盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量為m，m應(yīng)該滿(mǎn)足的條件是M＞＞m．
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)需要平衡摩擦力，方法是將木板的一端適當(dāng)墊高，使小車(chē)恰好做勻速運(yùn)動(dòng)．①在此操作中，是否需要將穿過(guò)限位孔的紙帶與小車(chē)相連是（填“是”或“否”）
②是否需要小車(chē)在托盤(pán)和砝碼的拉動(dòng)下恰好做勻速運(yùn)動(dòng)否（填“是”或“否”）．
③在繼續(xù)探究小車(chē)的加速度與小車(chē)質(zhì)量關(guān)系時(shí)，是否需要重新平衡摩擦力否（填“是”或“否”）

Answer 1

分析 （1）只有當(dāng)小車(chē)質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于托盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量時(shí)，才能用托盤(pán)和砝碼的重力代替小車(chē)受到的合力．
（2）探究加速度與拉力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，要平衡摩擦力，平衡摩擦力時(shí)，要求小車(chē)在無(wú)動(dòng)力的情況下平衡摩擦力，不需要掛任何東西．平衡摩擦力時(shí)，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：mgsinθ=μmgcosθ，可以約掉m，只需要平衡一次摩擦力．

解答 解：（1）假設(shè)小車(chē)的加速度為a，拉力為F
對(duì)托盤(pán)和砝碼：mg-F=ma；對(duì)小車(chē)：F=Ma；
聯(lián)立得：F=$\frac{Mmg}{M+m}$，故只有在M＞＞m的情況下近似認(rèn)為拉力等于mg．
（2）平衡摩擦力時(shí)也要平衡紙帶和限位孔之間的摩擦力，所以應(yīng)該連上紙帶，
砝碼和砝碼盤(pán)的重力等于小車(chē)受到的拉力，因此在平衡小車(chē)受到的摩擦力時(shí)，不能將盤(pán)和盤(pán)中的砝碼用細(xì)繩通過(guò)定滑輪系在小車(chē)上，
平衡摩擦力，假設(shè)木板傾角為θ，則有：f=mgsinθ=μmgcosθ，m約掉了，故不需要重新平衡摩擦力．
故答案為：（1）M＞＞m；（2）是；否；否

點(diǎn)評(píng) 掌握實(shí)驗(yàn)原理是正確解決實(shí)驗(yàn)題目的前提條件，實(shí)驗(yàn)時(shí)要平衡摩擦力，平衡摩擦力不足或過(guò)平衡摩擦力都是錯(cuò)誤的．當(dāng)砝碼和砝碼盤(pán)質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量時(shí)，可以認(rèn)為小車(chē)受到的拉力等于砝碼和砝碼盤(pán)的重力．