Question

【題目】在探究加速度與物體所受合外力和質(zhì)量間的關(guān)系時(shí)，采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，小車及車中的砝碼質(zhì)量用M表示，盤及盤中的砝碼質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動(dòng)的紙帶上由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的點(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)為細(xì)線對(duì)小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力．

(2)一組同學(xué)在保持盤及盤中的砝碼質(zhì)量一定的情況下，探究加速度與小車質(zhì)量的關(guān)系，以下做法正確的是________．

A．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將盤及盤中的砝碼用細(xì)線繞過定滑輪系在小車上

B．每次改變小車的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力

C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源

D．小車運(yùn)動(dòng)的加速度可用天平測(cè)出m和M，直接用公式a＝mg/M求出

(3)在保持小車及車中的砝碼質(zhì)量M一定，探究加速度與所受合外力的關(guān)系時(shí)，由于平衡摩擦力時(shí)操作不當(dāng)，兩位同學(xué)得到的a－F關(guān)系分別如圖中2中甲、乙所示(a是小車的加速度，F是細(xì)線作用于小車的拉力)．

其原因分別是：

甲圖：___________________________________________；

乙圖：___________________________________________.

Answer 1

【答案】mM B 木板的傾角過大 沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足

【解析】

解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)，該實(shí)驗(yàn)采用的是控制變量法研究，其中加速度、質(zhì)量、合力三者的測(cè)量很重要；

（1）該實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象是小車，采用控制變量法研究．當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，研究小車的加速度和小車所受合力的關(guān)系．為消除摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，可以把木板右的左端適當(dāng)墊高，以使小車的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小車的合力就是繩子的拉力；
根據(jù)牛頓第二定律得：
對(duì)m：
對(duì)M：
解得：，當(dāng)時(shí)，即當(dāng)小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼和盤的總質(zhì)量時(shí)，繩子的拉力近似等于砝碼和盤的總重力；
（2）A、平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將繩從小車上拿去，輕輕推動(dòng)小車，使小車沿木板運(yùn)動(dòng)，通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出來的紙帶判斷小車是否勻速運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；
B、每次改變小車的質(zhì)量時(shí)，小車的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力．故B正確；
C、實(shí)驗(yàn)時(shí)，若先放開小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，由于小車運(yùn)動(dòng)較快，可能會(huì)使打出來的點(diǎn)很少，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，所以應(yīng)該先接通電源，后釋放小車，故C錯(cuò)誤；
D、小車運(yùn)動(dòng)的加速度是利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶并分析紙帶得到的，如果用天平測(cè)出m以及小車質(zhì)量M，直接用公式求出，這是在直接運(yùn)用牛頓第二定律計(jì)算的，而我們實(shí)驗(yàn)是在探究加速度與物體所受合外力和質(zhì)量間的關(guān)系，故D錯(cuò)誤；
（3）甲圖：當(dāng)時(shí)，，也就是說當(dāng)繩子上沒有拉力時(shí)小車就有加速度，該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中平衡摩擦力過大，即傾角過大；
乙圖：從上圖中發(fā)現(xiàn)直線沒過原點(diǎn)，當(dāng)時(shí)，，也就是說當(dāng)繩子上有拉力時(shí)小車的加速度還為0，說明該組同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中遺漏了平衡摩擦力或平衡摩擦力不足這個(gè)步驟．即傾角過小。