Question

某實(shí)驗(yàn)小組采用圖示的裝置探究“牛頓第二定律”即探究加速度a與合力F、質(zhì)量M的關(guān)系．實(shí)驗(yàn)中，小車(chē)碰到制動(dòng)裝置時(shí)，鉤碼尚未到達(dá)地面．
（1）為了把細(xì)繩對(duì)小車(chē)的拉力視為小車(chē)的合外力，要完成的一個(gè)重要步驟是

平衡摩擦力

；
（2）為使圖示中鉤碼的總重力大小視為細(xì)繩的拉力大小，須滿(mǎn)足的條件是鉤碼的總質(zhì)量

遠(yuǎn)小于

小車(chē)的總質(zhì)量（填“大于”、“小于”、“遠(yuǎn)大于”或“遠(yuǎn)小于”）．
（3）一組同學(xué)在做小車(chē)加速度與小車(chē)質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持鉤碼的質(zhì)量一定，改變小車(chē)的總質(zhì)量，測(cè)出相應(yīng)的加速度．采用圖象法處理數(shù)據(jù)．為了比較容易地檢查出加速度a與小車(chē)的總質(zhì)量M之間的關(guān)系，應(yīng)作出a與

1

M

的圖象．
（4）甲同學(xué)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)作出的a-F圖象如圖所示，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題是

平衡摩擦力時(shí)斜面的傾角過(guò)大

． 

Answer 1

分析：（1）小車(chē)下滑時(shí)受到重力、細(xì)線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應(yīng)該用重力的下滑分量來(lái)平衡摩擦力，故可以將長(zhǎng)木板的一段墊高；
（2）重物加速下滑，處于失重狀態(tài)，其對(duì)細(xì)線的拉力小于重力，要使其對(duì)細(xì)線的拉力近似等于重力，應(yīng)該使加速度減小，即重物的質(zhì)量應(yīng)該遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量．
（3）反比例函數(shù)圖象是曲線，而根據(jù)曲線很難判定出自變量和因變量之間的關(guān)系；正比例函數(shù)圖象是過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線，就比較容易判定自變量和因變量之間的關(guān)系．
（4）圖2中圖象與縱軸的截距大于0，說(shuō)明在拉力等于0時(shí)，就已經(jīng)有加速度．

解答：解：（1）小車(chē)下滑時(shí)受到重力、細(xì)線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應(yīng)該用重力的下滑分量來(lái)平衡摩擦力；
（2）重物加速下滑，處于失重狀態(tài)，其對(duì)細(xì)線的拉力小于重力，設(shè)拉力為T(mén)，根據(jù)牛頓第二定律，有
對(duì)重物，有 mg-T=ma
對(duì)小車(chē)，有 T=Ma
解得
T=

M

M+m

mg
故當(dāng)M＞＞m時(shí)，有T≈mg
（3）根據(jù)牛頓第二定律F=Ma，a與M成反比，而反比例函數(shù)圖象是曲線，而根據(jù)曲線很難判定出自變量和因變量之間的關(guān)系，故不能作a-M圖象；
但a=

F

M

，故a與

1

M

成正比，而正比例函數(shù)圖象是過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線，就比較容易判定自變量和因變量之間的關(guān)系，故應(yīng)作a-

1

M

圖象．
（4）圖2中圖象與縱軸的截距大于0，說(shuō)明在拉力等于0時(shí)，就已經(jīng)有加速度，說(shuō)明平衡摩擦力時(shí)斜面的傾角過(guò)大．
故答案為：（1）平衡摩擦力；（2）遠(yuǎn)小于；（3）

1

M

；（4）平衡摩擦力時(shí)斜面的傾角過(guò)大

點(diǎn)評(píng)：只要真正掌握了實(shí)驗(yàn)原理就能順利解決此類(lèi)實(shí)驗(yàn)題目，而實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理都與實(shí)驗(yàn)原理有關(guān)，故要加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的學(xué)習(xí)和掌握．