Question

在做“探究加速度與力、質量關系”的實驗時，采用如圖1所示的實驗裝置，讓重物通過輕繩拖動小車在長木板上做勻加速直線運動．其中小車質量用M表示，重物質量用m
表示，加速度用a表示．
（1）實驗時需要將長木板的一端墊起適當的高度，這樣做是為了消除

木板對小車的摩擦力

的影響，使小車所受合外力F等于繩對小車的拉力．
（2）實驗中由于繩對小車的拉力

小于

（選填“大于”、“等于”、“小于”）重物所受的重力，會給實驗帶來系統(tǒng)誤差．為減小此誤差，實驗中要對小車質量M和重物質量m進行選取，以下四組數據中最合理的一組是

④

．（填寫相應序號）
①M=200g，m=40g、60g、80g、100g、120g、140g
②M=200g，m=30g、35g、40g、45g、50g、55g
③M=400g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
④M=400g，m=10g、15g、20g、25g、30g、35g
（3）實驗中某同學先保持重物質量m不變，改變小車質量M，測出了相應的加速度a．為便于得到a與M的關系，他采用圖象法處理數據，你建議他做a與

1

M

的圖象．
（4）甲、乙兩同學用同一種方法做實驗，即保持小車質量M不變，改變重物質量m，測出了相應的加速度a．正確操作后，他們根據各自測得的實驗數據畫出了如圖2所示的a-F圖象．他們得到圖象不同，其原因是他們選取的

小車質量

不同，但他們得到了相同的結論，此結論是：

當質量一定時，加速度與合外力成正比

．

Answer 1

分析：（1）根據實驗原理可知該實驗需要將長木板的一端墊起適當的高度以平衡摩擦力；
（2）當盤和盤中砝碼的重力的大小關系得出只有m＜＜M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；
（3）反比例函數圖象是曲線，而根據曲線很難判定出自變量和因變量之間的關系；正比例函數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系；
（4）圖中沒有拉力時就產生了加速度，說明平衡摩擦力時木板傾角過大．
（4）a-F圖象的斜率等于物體的質量，故斜率不同則物體的質量不同，根據圖象特點可得出結論．

解答：解：（1）為了消除小車所受摩擦力對實驗的影響，在該實驗中需要將長木板的一端墊起適當的高度．
故答案為：木板對小車的摩擦力．
（2）重物與小車一起加速運動，因此重物對小車的拉力小于重物的重力，當盤和盤中砝碼的重力的大小關系得出只有m＜＜M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，因此第④組數據比較符合要求．
故答案為：小于，④．
（3）根據牛頓第二定律F=Ma，a與M成反比，而反比例函數圖象是曲線，而根據曲線很難判定出自變量和因變量之間的關系，故不能作a-M圖象；但a=

F

M

，
故a與

1

M

成正比，而正比例函數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系，故應作a-

1

M

圖象．
故答案為：

1

M

．
（4）圖象的斜率表示小車質量大小，因此斜率不同說明小車質量不同，圖象為過原點的直線，說明當質量一定時，加速度與合外力成正比．
故答案為：小車質量，當質量一定時，加速度與合外力成正比．

點評：只要真正掌握了實驗原理就能順利解決此類實驗題目，而實驗步驟，實驗數據的處理都與實驗原理有關，故要加強對實驗原理的學習和掌握．