Question

2．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關系”的實驗中，采用如圖1所示的實驗裝置，小車及車中砝碼的質(zhì)量用M表示，盤及盤中砝碼的質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶打上的點計算出．

（1）當M與m的大小關系滿足M＞＞m時，才可以認為繩對小車的拉力大小等于盤及盤中砝碼的重力．
（2）某同學保持小車合力不變改變小車質(zhì)量M，作出的a-$\frac{1}{M}$關系圖象如圖2所示．從圖象可以看出，作用在小車上的恒力F=2.5N，當小車的質(zhì)量為M=5kg時，它的加速度a=0.5m/s²．
（3）如圖3（a），甲同學根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出a-F圖線，表明實驗存在的問題是未平衡摩擦力或者平衡摩擦力不夠
（4）乙、丙同學用同一裝置實驗，畫出了各自得到的a-F圖線如圖3（b）所示，說明乙同學實驗裝置小車質(zhì)量小于丙同學實驗裝置小車質(zhì)量（填“大于”、“等于”或“小于”）

Answer 1

分析 （1）要求在什么情況下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，需求出繩子的拉力，而要求繩子的拉力，應先以整體為研究對象求出整體的加速度，再以M為研究對象求出繩子的拉力，通過比較繩對小車的拉力大小和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；
（2）根據(jù)圖線的斜率求出恒力F的大小，結(jié)合牛頓第二定律求出質(zhì)量M=5kg時的加速度．
（3）結(jié)合拉力不等于零時加速度仍然為零確定圖線不過原點的原因．
（4）根據(jù)牛頓第二定律得出a-F圖線的物理意義，從而進行比較．

解答 解：（1）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=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$
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．
（2）圖線的斜率等于恒力F的大小，即F=$\frac{1}{0.4}$=2.5N，
則物體的質(zhì)量M=5kg時，它的加速度a=$\frac{2.5}{5}$=0.5m/s²．
（3）當F不等于零時，加速度仍然等于零，物體還未開始加速運動，知未平衡摩擦力或者平衡摩擦力不夠，將木板傾斜平衡摩擦力或?qū)�傾角調(diào)大一些．
（4）a-F圖線的斜率表示質(zhì)量的倒數(shù)，可知兩同學做實驗時選擇物體的質(zhì)量不同，乙圖線的斜率大于丙圖線的斜率，乙的質(zhì)量小于丙的質(zhì)量．
故答案為：（1）M＞＞m    （2）2.5；0.5
（3）未平衡摩擦力或者平衡摩擦力不夠  （4）小于

點評 本題關鍵掌握實驗原理和方法，就能順利解決此類實驗題目，而實驗步驟，實驗數(shù)據(jù)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．