Question

1．在用傳感器“探究小車加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中，
（1）甲、乙兩組分別用如圖甲、乙所示的實驗裝置做實驗，鉤碼通過細線跨過滑輪拉相同質(zhì)量的小車，位移傳感器（B）隨小車一起沿水平軌道運動，位移傳感器（A）固定在軌道一端．甲組實驗中把鉤碼的重力作為拉力F，乙組直接用力傳感器測得拉力F．改變拉力重復實驗多次，記錄多組數(shù)據(jù)，并畫出a-F圖象，如圖丙所示．

甲組實驗把鉤碼的重力作為拉力F的條件是鉤碼的總質(zhì)量應遠小于小車的總質(zhì)量，
圖丙中符合甲組同學做出的實驗圖象的是②，符合乙組同學做出的實驗圖象是①．
（2）在研究“加速度與質(zhì)量的關(guān)系”時，某同學用圖乙實驗裝置做了實驗，并作出如圖丁的圖象，橫坐標m為小車上配重片的質(zhì)量．若力傳感器測出小車受到的拉力為F，已知小車的質(zhì)量為M，則圖中直線的斜率為$\frac{1}{F}$，縱軸上的截距為$\frac{M}{F}$．

Answer 1

分析 （1）解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項．
該實驗是探究加速度與力的關(guān)系，我們采用控制變量法進行研究．
為了使砝碼盤和砝碼的重力等于小車所受的合外力，實驗應該滿足小車的質(zhì)量遠大于重物的質(zhì)量；
（2）根據(jù)牛頓第二定律寫出$\frac{1}{a}$與小車上配重片的質(zhì)量m的表達式，然后結(jié)合斜率與截距概念求解即可．

解答 解：（1）在甲組實驗中實際是：mg=（M+m）a，要滿足mg=Ma，應該使鉤碼的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量．即小車的質(zhì)量遠大于鉤碼的質(zhì)量．
甲組實驗，由實驗原理：mg=Ma，得a=$\frac{mg}{M}$
而實際加速度卻是$a′=\frac{mg}{M+m}$，即隨著重物的質(zhì)量增大，不再滿足鉤碼的質(zhì)量遠遠小于小車的質(zhì)量，所以丙圖中符合甲組同學作出的實驗圖象的是②；
乙組直接用力傳感器測得拉力F，隨著重物的質(zhì)量增大拉力F測量是準確的，a-F關(guān)系為一傾斜的直線，符合乙組同學做出的實驗圖象是丙圖中的①；
（2）根據(jù)牛頓第二定律得：F=（M+m）a，
得$\frac{1}{a}=\frac{1}{F}m+\frac{M}{F}$
所以丁圖中直線的斜率為$\frac{1}{F}$，
縱軸上的截距為$\frac{M}{F}$；
故答案為：（1）鉤碼的總質(zhì)量應遠小于小車的總質(zhì)量； ②；  ①
（2）$\frac{1}{F}$；  $\frac{M}{F}$

點評 這是一道探究小車加速度與力的關(guān)系，加速度與質(zhì)量的關(guān)系的實驗創(chuàng)新踢，根據(jù)所學物理知識和實驗裝置的特點明確實驗原理是解答該實驗的關(guān)鍵．