Question

5．驗證牛頓第二定律實驗中，甲、乙兩同學在同一實驗室，各取一套如圖所示的裝置放在水平桌面上，小車上均不放砝碼，在沒有平衡摩擦力的情況下，研究加速度a與拉力F的關系，分別得到圖中甲、乙兩條直線．設甲、乙用的小車質(zhì)量分別為m_甲、m_乙，甲、乙用的小車與木板間的動摩擦因數(shù)分別為μ_甲，μ_乙，由圖可知，m_甲小于m_乙、μ_甲大于 μ_乙．（選填“大于”、“小于”或“等于”）．
甲同學在糾正了疏漏之處后，保持小車的質(zhì)量M不變，改變砂桶與砂的總重力F，多次實驗，根據(jù)得到的數(shù)據(jù)，在a-F圖象中描點，如右圖．結果發(fā)現(xiàn)右側若干個點明顯偏離直線，若不斷增加砂桶中砂的質(zhì)量，a-F圖象中各點連成的曲線將不斷延伸，加速度的趨向值為g．

Answer 1

分析 a-F圖象的斜率表示加速度的倒數(shù)；求解出加速度與拉力F的表達式后結合圖象分析得到動摩擦因素情況．
當M＞＞m時，鉤碼的重力基本等于繩子的拉力，即小車的合力，當不滿足M＞＞m時，拉力和鉤碼的總重力出現(xiàn)明顯的差值，圖線偏離直線．
若所掛鉤碼不斷增加，當鉤碼的重力非常大時，它將帶動小車近似做加速度為g 的運動，結合牛頓第二定律得出繩子拉力的趨向值．

解答 解：當沒有平衡摩擦力時有：T-f=ma，故a=$\frac{1}{m}$T-μg，即圖線斜率為$\frac{1}{m}$，縱軸截距的大小為μg．
觀察圖線可知m_甲小于m_乙，μ_甲大于μ_乙；
由于OA段a-F關系為一傾斜的直線，所以在質(zhì)量不變的條件下，加速度與外力成正比；由實驗原理：mg=Ma
得a=$\frac{mg}{M}=\frac{F}{M}$，而實際上a′=$\frac{mg}{M+m}$，可見A，B段明顯偏離直線是由于沒有滿足M＞＞m造成的．
因為鉤碼的重力在這個實驗中充當小車所受到的合外力，當鉤碼的重力非常大時，它將帶動小車近似做加速度為g 的運動．
故答案為：小于；大于；g．

點評 本題主要考察“驗證牛頓第二定律”的實驗，要明確實驗原理，特別是要明確系統(tǒng)誤差的來源，知道減小系統(tǒng)誤差的方法．