Question

【題目】某實驗小組設(shè)計了“探究加速度與合外力關(guān)系”的實驗，實驗裝置如圖1所示。已知小車的質(zhì)量為500克，g取10 m/s2，不計繩與滑輪間的摩擦。實驗步驟如下：

①細(xì)繩一端系在小車上，另一端繞過定滑輪后掛一個小砝碼盤；

②在盤中放入質(zhì)量為m的砝碼，用活動支柱將木板固定有定滑輪的一端墊高，調(diào)整木板傾角，恰好使小車沿木板勻速下滑；

③保持木板傾角不變，取下砝碼盤，將紙帶與小車相連，并穿過打點計時器的限位孔，接通打點計時器電源后，釋放小車；

④取下紙帶后，計算小車加速度a；將砝碼的質(zhì)量m和對應(yīng)的小車加速度a記入下表；

實驗次數(shù)	1	2	3	4	5	6	7
m/kg	0.02	0.04	0.05	0.06	0.07	0.08	0.10
a/(m·s－2)	1.40	1.79	2.01	2.20	2.38	2.61	3.02

⑤改變盤中砝碼的質(zhì)量，重復(fù)②③④步驟進(jìn)行實驗。

（1）在坐標(biāo)紙上作出a－mg圖象，如圖2所示，該圖象中直線不過坐標(biāo)原點的原因是___________。

　　　　　　　　

（2）根據(jù)上述圖象能求解的物理量是____________，其大小為_____________。

（3）你認(rèn)為本實驗中小車的質(zhì)量 ____________ (填“是”或“否”)需要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于砝碼的質(zhì)量。

Answer 1

【答案】沒有考慮砝碼盤的質(zhì)量 砝碼盤的質(zhì)量 0.05kg 否

【解析】

（1）由圖象可知，a-mg圖象與縱軸相交，當(dāng)盤中砝碼質(zhì)量為零時，小車已經(jīng)具有加速度，說明此時小車所受合力不為零，這是因為求小車所受合力時，沒有考慮砝碼盤重力造成的．
（2）由圖象可知，砝碼重力為零時，小車加速度a=1m/s2，由此可知，砝碼盤的重力G砝碼盤=m車a=0.5kg×1m/s2=0.5N．則砝碼盤的質(zhì)量m=0.05kg．
（3）砝碼質(zhì)量為m，設(shè)斜面傾角為θ，小車質(zhì)量為M，小車勻速下滑，處于平衡狀態(tài)，由平衡條件得：Mgsinθ=f+mg，當(dāng)取下砝碼盤后，小車重力沿斜面向下的分力Mgsinθ和摩擦力f不變，因此小車所受合外力為mg，由此可知，小車所受合外力與車的質(zhì)量和砝碼質(zhì)量無關(guān)，實驗不需要控制小車的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于砝碼的質(zhì)量．