Question

【題目】在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系中，采用如圖所示的實驗裝置，小車及車中的砝碼的質(zhì)量用M表示，盤及盤中砝碼的質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶有打點計時器打上的點計算出．

（1）當M與m的質(zhì)量滿足 時，才可以認為繩對小車的拉力近似等于盤中砝碼的重力．

（2）一組同學(xué)在做加速度與質(zhì)量關(guān)系的實驗時，保持盤及盤中砝碼的質(zhì)量一定，改變小車及車中砝碼的質(zhì)量，測出相應(yīng)的加速度，采用圖像法處理數(shù)據(jù)．為了比較容易確定加速度與質(zhì)量M的關(guān)系，應(yīng)該做與 的圖像．

（3）如圖（a）為甲同學(xué)根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出的圖像，說明實驗存在的問題是

（4）乙、丙同學(xué)用同一裝置做實驗，畫出了各自得到的如圖（b）所示，兩個同學(xué)做實驗時哪一個物理量取值不同？

Answer 1

【答案】（1）m遠小于M （2）（3）平衡摩擦力不充分或者沒有平衡摩擦力

（4）小車及車中砝碼的總質(zhì)量

【解析】試題分析：（1）設(shè)繩子的拉力為F．根據(jù)牛頓第二定律，以為研究對象，有：

以M為研究對象，有：

聯(lián)立以上兩式解得：，顯然要有，必有，故有，即只有時才可以認為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力．

（2）根據(jù)牛頓第二定律知：當合力一定時，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)圖象是過坐標原點的一條直線，就比較容易判定自變量和因變量之間的關(guān)系，故應(yīng)作圖象．

（3）從圖（a）中發(fā)現(xiàn)直線沒過原點，當時，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，所以該組同學(xué)實驗操作中遺漏了平衡摩擦力或平衡摩擦力不足這個步驟．即平衡摩擦力不充分或者沒有平衡摩擦力．

（4）由圖（b）可知在拉力相同的情況下，根據(jù)可得，即圖象的斜率等于物體的質(zhì)量，且．故兩人的實驗中小車及車中砝碼的總質(zhì)量不同．