Question

12．如圖1為探究物體運動加速度與物體質量、物體受力關系的實驗裝置示意圖，砂和砂桶質量用m表示，小車和砝碼的總質量用M表示，小車運動加速度用a表示．
（1）實驗過程中首先需要平衡小車受到的摩擦力，長木板抬起的角度與小車的質量無關（填“有關”或“無關”）；
（2）在探究加速度與小車受力關系的過程中，甲和乙兩小組分別用下列兩組數(shù)據(jù)進行試驗操作，其中你認為合理的是乙（填“甲”或“乙”）；
M_甲=500g   M_乙=500g

甲 m/g	20	22	24	26
乙 m/g	20	30	40	50

（3）在探究加速度與小車質量關系的過程中，應該保持砂和砂筒質量不變，通過增減小車中砝碼以改變小車的質量M，實驗測出幾組a、M數(shù)據(jù)，下列圖2圖線能直觀合理且正確反映a和M關系的是C．

Answer 1

分析 1、對小車進行受力分析，通過公式可以說明平衡摩擦力時與小車的質量無關，與傾角的大小有關．
2、在實驗的過程中，測量的數(shù)據(jù)要有明顯的變化，才能使實驗更有說服力．
3、在驗證加速度與質量的關系時，在重物質量m遠小于小車質量M時，可近似認為小車受到的拉力等于重物重力，當不能滿足這個條件時，將會出現(xiàn)誤差，圖象將偏離直線．

解答 解：（1）做該實驗需要平衡摩擦力，所以在長木板不帶定滑輪的一端下面墊一木塊，反復移動木塊的位置，讓小車做勻速直線運動，此時滿足：
mgsinθ=μmgcosθ
由等式可知，平衡摩擦力時，與小車的質量無關．
（2）在在探究加速度與小車受力關系實驗的過程中，測量的數(shù)據(jù)要有明顯的變化，才能使實驗更有說服力．從表格中的數(shù)據(jù)來看，甲的實驗過程中拉力的大小變化很小，則加速度的變化也會很小，這樣的實驗誤差可能會比較大，是不合理的．相比之下，乙的數(shù)據(jù)更合理．
（3）在研究加速度跟小車質量M的關系時，保持砂和砂筒質量m不變，改變小車質量M，在小車質量M遠大于砂桶及砂桶中砂質量m時，
即當滿足M?m時，可以認為小車受到的拉力（合力）F=mg，此時加速度a與小車質量M成反比，與拉力成正比，以$\frac{1}{M}$橫軸，a為縱軸，則a-$\frac{1}{M}$圖象應是過原點的直線，當小車質量M不遠大于重物質量m時，小車受到的拉力明顯小于重物重力，a-$\frac{1}{M}$圖象向下彎曲．
故選：C．
故答案為：（1））無關；（2）乙；（3）砂和砂筒質量，C

點評 該題考查了力學問題，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．
探究加速度與質量關系時，應控制拉力不變而改變小車質量，實驗時要注意小車質量應遠大于重物質量．