Question

【題目】在“驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律”的實(shí)驗(yàn)中，采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，小車(chē)及車(chē)中砝碼的質(zhì)量用M表示，所掛鉤碼的質(zhì)量用m表示，小車(chē)的加速度可由小車(chē)后拖動(dòng)的紙帶打上的點(diǎn)計(jì)算出．

（1）當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足__________時(shí)，才可以認(rèn)為繩對(duì)小車(chē)的拉力大小等于所掛鉤碼的重力．

（2）一組同學(xué)在做加速度與質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持所掛鉤碼的質(zhì)量一定，改變小車(chē)及車(chē)中砝碼的質(zhì)量，測(cè)出相應(yīng)的加速度，采用圖象法處理數(shù)據(jù)．為了比較容易地檢測(cè)出加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系，應(yīng)該做a與_________的圖象．

（3）如圖乙，該同學(xué)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)做出的a-F圖線，圖象沒(méi)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的原因_______．

（4）如圖乙，該同學(xué)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)做出的a-F圖線，圖象變彎曲的原因_________．

Answer 1

【答案】 M>>m 沒(méi)有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足 不滿足M>>m

【解析】試題分析：要求在什么情況下才可以認(rèn)為繩對(duì)小車(chē)的拉力大小等于鉤碼的重力，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(duì)象求出整體的加速度，再以M為研究對(duì)象求出繩子的拉力，通過(guò)比較繩對(duì)小車(chē)的拉力大小和盤(pán)和盤(pán)中砝碼的重力的大小關(guān)系得出只有m＜＜M時(shí)才可以認(rèn)為繩對(duì)小車(chē)的拉力大小等于鉤碼的重力．反比例函數(shù)圖象是曲線，而根據(jù)曲線很難判定出自變量和因變量之間的關(guān)系；正比例函數(shù)圖象是過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線，就比較容易判定自變量和因變量之間的關(guān)系．圖象表明當(dāng)F≠0時(shí)，a=0．也就是說(shuō)當(dāng)繩子上有拉力時(shí)小車(chē)的加速度還為0，是沒(méi)有平衡摩擦力，或平衡摩擦力不足引起的．
當(dāng)小車(chē)的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的總質(zhì)量時(shí)，才能近似認(rèn)為細(xì)線對(duì)小車(chē)的拉力大小等于鉤碼的總重力大小，否則圖象將會(huì)發(fā)生彎曲．

（1）以整體為研究對(duì)象有，解得，以M為研究對(duì)象有繩子的拉力，顯然要有F=mg必有m+M=M，故有，即只有時(shí)才可以認(rèn)為繩對(duì)小車(chē)的拉力大小等于盤(pán)和盤(pán)中砝碼的重力．

（2）根據(jù)牛頓第二定律F=Ma，a與M成反比，而反比例函數(shù)圖象是曲線，而根據(jù)曲線很難判定出自變量和因變量之間的關(guān)系，故不能作a-M圖象；但，故a與成正比，而正比例函數(shù)圖象是過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線，就比較容易判定自變量和因變量之間的關(guān)系，故應(yīng)作a-圖象；

（3）小車(chē)質(zhì)量M一定時(shí)，其加速度a與合力F成正比，圖象應(yīng)該為一條經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線；由于實(shí)驗(yàn)中用勾碼的重力代替小車(chē)的合力，故不可避免的會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)誤差，乙圖中，由于小車(chē)受到摩擦阻力，其合力小于繩子的拉力，所以不經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)；

（4）鉤碼加速下降，處于失重狀態(tài)，拉力小于重力，要使勾碼重力接進(jìn)小車(chē)所受的拉力，只有讓小車(chē)質(zhì)量遠(yuǎn)大于勾碼質(zhì)量，否則，會(huì)出現(xiàn)乙圖中的彎曲情況；