Question

2．在探究加速度與力、質量的關系的實驗中，小車所受拉力的大小近似等于吊盤和所加砝碼的總重量，其前提條件是吊盤和所加砝碼的總質量m與小車和所加砝碼的總質量M的關系滿足：M＞＞m．某同學在探究加速度與力的關系時，得到如圖所示的a-F圖象，導致這一結果的原因很可能是沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足．為了能夠利用圖象較為直觀地揭示加速度與質量的關系，在建立平面直角坐標系時，以$\frac{1}{M}$為橫坐標，a為縱坐標較為適宜．

Answer 1

分析 為使繩子的拉力等于重物的重力，小車和所加砝碼的質量應遠遠大于小盤和鉤碼的質量；
由圖象可以看出：圖線不通過坐標原點，當F為某一值時，加速度為零，知平衡摩擦力不足；
物體的加速度a與物體質量m的關系圖線是曲線，不能確定它們的關系，而加速度a與質量倒數(shù)的關系圖線是直線．

解答 解：設小車和所加砝碼的質量為M，小盤和鉤碼的質量為m，
根據(jù)牛頓第二定律得：
對m：mg-F_拉=ma
對M：F_拉=Ma
解得：F_拉=$\frac{Mmg}{M+m}$=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$
當M＞＞m時，即當小盤和鉤碼的質量要遠小于小車和所加砝碼的質量，繩子的拉力近似等于重物的總重力．
在探究加速度與力、質量關系的實驗中，采用平衡摩擦力方法消除摩擦力的影響．某同學在探究加速度與力關系時，處理數(shù)據(jù)后作出a-F圖象如圖所示，其原因可能是沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足．
物體的加速度a與物體質量M的關系圖線是曲線，不能確定它們的關系，而加速度a與質量倒數(shù)的關系圖線是直線，從而可知加速度a與質量M成反比．
所以在探究加速度與質量關系時，分別以a為縱坐標、$\frac{1}{M}$ 為橫坐標作圖象，這樣就能直觀地看出其關系．
故答案為：M＞＞m；沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足；$\frac{1}{M}$．

點評 掌握實驗原理是正確解決實驗題目的前提條件，實驗時要平衡摩擦力，平衡摩擦力不足或過平衡摩擦力都是錯誤的．當鉤碼質量遠小于小車質量時，可以認為小車受到的拉力等于鉤碼的重力．還還
還考查了同學們圖象分析的能力，一般從斜率、截距去分析圖象，難度不大，屬于基礎題．