Question

6．利用圖1裝置可以做力學(xué)中的許多實(shí)驗(yàn)．

（1）以下說(shuō)法正確的是C．
A．利用此裝置做“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須設(shè)法消除小車和木板間的摩擦阻力的影響．
B．利用此裝置探究“加速度與質(zhì)量的關(guān)系”并用圖象法處理數(shù)據(jù)時(shí)，如果畫出的a-m關(guān)系圖象不是直線，就可確定加速度與質(zhì)量成反比．
C．利用此裝置探究“小車與木板之間動(dòng)摩擦因數(shù)”實(shí)驗(yàn)時(shí)，不需要將長(zhǎng)木板的一端抬高以平衡摩擦力．
（2）甲、乙兩同學(xué)在同一實(shí)驗(yàn)室，各取一套圖示的裝置放在水平桌面上，小車上放不同質(zhì)量的砝碼，在沒有平衡摩擦力的情況下，研究小車與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)（實(shí)驗(yàn)中小車的輪子被鎖死，小車只能在長(zhǎng)木板上滑動(dòng)）．
①為使砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總重力在數(shù)值上近似等于小車運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的拉力，應(yīng)滿足的條件是砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和小車上砝碼的總質(zhì)量．（填“遠(yuǎn)大于”、“遠(yuǎn)小于”或“近似等于”）
②實(shí)驗(yàn)中對(duì)小車及車內(nèi)砝碼研究，根據(jù)牛頓第二定律有F-μmg=ma，實(shí)驗(yàn)中記錄小車的加速度a和小車所受的合外力F，通過(guò)圖象處理數(shù)據(jù)．甲、乙兩同學(xué)分別得到圖2中甲、乙兩條直線．設(shè)甲、乙用的小車及砝碼質(zhì)量分別為m_甲、m_乙，甲、乙用的小車與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為μ_甲、μ_乙，由圖可知，m_甲＜m_乙，μ_甲＞μ_乙．（填“＞”、“＜”或“=”）

Answer 1

分析 （1）利用圖示小車紙帶裝置可以完成很多實(shí)驗(yàn)，在研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)不需要平衡摩擦力；在探究“小車的加速度與質(zhì)量的關(guān)系”，需要平衡摩擦力，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，應(yīng)作出$a-\frac{1}{m}$圖線．
（2）根據(jù)牛頓第二定律，運(yùn)用整體法和隔離法求出拉力的表達(dá)式，從而確定砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總重力在數(shù)值上近似等于小車運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的拉力的條件．
（3）根據(jù)牛頓第二定律得出a與F的表達(dá)式，結(jié)合圖線的斜率和截距比較小車的質(zhì)量和動(dòng)摩擦因數(shù)．

解答 解：（1）A、此裝置可以用來(lái)研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)，但不需要平衡摩擦力，故A錯(cuò)誤．
B、利用此裝置探究“加速度與質(zhì)量的關(guān)系”，通過(guò)增減小車上的砝碼改變質(zhì)量時(shí)，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度，曲線的種類有雙曲線、拋物線、三角函數(shù)曲線等多種，所以若a-m圖象是曲線，不能斷定曲線是雙曲線，即不能斷定加速度與質(zhì)量成反比，應(yīng)畫出a-$\frac{1}{m}$圖象，故B錯(cuò)誤．
C、利用此裝置探究“小車與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)”實(shí)驗(yàn)時(shí)，不需要平衡摩擦力，若平衡摩擦力后，小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，無(wú)法通過(guò)紙帶，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和牛頓第二定律求解小車與木板間的摩擦力，無(wú)法得出動(dòng)摩擦因數(shù)，故C正確．
故選：C．
（2）對(duì)整體分析，根據(jù)牛頓第二定律得，a=$\frac{mg}{M+m}$，則繩子的拉力F=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}=\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，當(dāng)m＜＜M，即砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和小車上砝碼的總質(zhì)量時(shí)，砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總重力在數(shù)值上近似等于小車運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的拉力．
根據(jù)牛頓第二定律有F-μmg=ma得：a=$\frac{F}{m}-μg$，結(jié)合圖象可知，$\frac{1}{m}$為斜率，-ug為縱坐標(biāo)的截距，所以m_甲＜m_乙，μ_甲＞μ_乙．
故答案為：（1）C；（2）①遠(yuǎn)小于；  ②＜；＞．

點(diǎn)評(píng) 解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)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)，然后熟練應(yīng)用物理規(guī)律來(lái)解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題；注意圖象進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，斜率和截距表示的物理意義．