Question

16．圖1所示為某同學(xué)研究“在外力一定的條件下，物體的加速度與其質(zhì)量間的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．

（1）實(shí)驗(yàn)中，平衡小車所受阻力的操作：取下細(xì)線，把木板不帶滑輪的一端墊高；接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，輕推小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)．如果打出的紙帶如圖2所示，則應(yīng)減小（減小或增大）木板的傾角，反復(fù)調(diào)節(jié)，直到紙帶上打出的點(diǎn)跡間隔相等為止．
（2）實(shí)驗(yàn)中，為了保證砂和砂桶所受的重力近似等于使小車做勻加速運(yùn)動(dòng)的拉力，砂和砂桶的總質(zhì)量m與小車和車上砝碼的總質(zhì)量M之間應(yīng)滿足的條件是M＞＞m．
（3）在處理數(shù)據(jù)時(shí)，他以小車的加速度的倒數(shù)$\frac{1}{a}$為縱軸，以小車和車上砝碼的總質(zhì)量M為橫軸，描繪出$\frac{1}{a}$-M圖象，圖3中能夠正確反映$\frac{1}{a}$-M關(guān)系的示意圖是C．

Answer 1

分析 1．探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系實(shí)驗(yàn)，小車受到的合力等于砂與砂桶的重力，實(shí)驗(yàn)前需要平衡摩擦力；平衡摩擦力時(shí)木板傾角要適當(dāng)，使小車沿斜面重力的分類等于摩擦力，斜面傾角不要過大，否則會(huì)導(dǎo)致過平衡摩擦力，時(shí)小車受到的合力大于砂與砂桶的重力，a-F圖象在縱軸上有截距．
2．根據(jù)實(shí)驗(yàn)誤差的來源，在 M＞＞m條件下，可以認(rèn)為繩對小車的拉力近似等于沙和沙桶的總重力；
3．根據(jù)牛頓第二定律得出加速度的倒數(shù)與質(zhì)量的關(guān)系，從而選擇圖象．

解答 解：（1）探究小車質(zhì)量不變的情況下，小車的加速度與小車受到的力的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)前要平衡摩擦力，可以在木板下面加墊塊，讓木板傾斜，小車重力沿斜面的分力與摩擦力相等，它們的合力為零，達(dá)到平衡摩擦力的目的．由圖b圖象可知，紙帶上兩點(diǎn)之間的距離之間增大，說明小車做加速運(yùn)動(dòng)，質(zhì)量沿斜面向下的分力大于摩擦力，這是由過度平衡摩擦力造成的．所示，則應(yīng)減小木板的傾角，反復(fù)調(diào)節(jié)，直到紙帶上打出的點(diǎn)跡間隔相等為止．
（2）設(shè)小車的質(zhì)量為M，砂和砂桶的質(zhì)量為m，設(shè)繩子上拉力為F，以整體為研究對象有：mg=（m+M）a，
解得：a=$\frac{mg}{M+m}$，
以M為研究對象有繩子的拉力為：F=Ma=$\frac{mMg}{M+m}=\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，
顯然要有F=mg必有m+M=M，故有M＞＞m，即只有M＞＞m時(shí)才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于砂和砂桶的重力．
（3）根據(jù)牛頓第二定律得：$a=\frac{mg}{M+m}$，則$\frac{1}{a}=\frac{1}{mg}M+\frac{1}{g}$，則以$\frac{1}{a}$為縱軸，以總質(zhì)量M為橫軸，作出的圖象為一傾斜直線，且縱坐標(biāo)不為0，故C正確．
故選：C
故答案為：（1）減�。婚g隔相等；（2）M＞＞m；（3）C

點(diǎn)評 解決實(shí)驗(yàn)問題的關(guān)鍵是明確實(shí)驗(yàn)原理，同時(shí)熟練應(yīng)用基本物理規(guī)律解決實(shí)驗(yàn)問題，要明白公式的△x=aT²的推導(dǎo)和應(yīng)用，知道為什么沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量時(shí)沙和沙桶的重力可以認(rèn)為等于小車的拉力，對于基本知識規(guī)律不但明白是什么還要知道為什么．