Question

15．在“驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律”的實(shí)驗(yàn)中，采用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)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(dòng)的紙帶打上的點(diǎn)計(jì)算出．
（1）當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足M＞＞m時(shí)，才可以認(rèn)為繩對(duì)小車的拉力大小等于盤及盤中砝碼的重力．
（2）一組同學(xué)在做加速度與質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持盤及盤中砝碼的質(zhì)量一定，改變小車及車中砝碼的質(zhì)量，測出相應(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與質(zhì)量M的關(guān)系，應(yīng)該做a與a-$\frac{1}{M}$的圖象．
（3）如圖2，甲同學(xué)根據(jù)測量數(shù)據(jù)做出的a-F圖線，說明實(shí)驗(yàn)存在的問題是平衡摩擦力過度．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)牛頓第二定律，運(yùn)用整體法和隔離法求出繩子拉力的表達(dá)式，結(jié)合表達(dá)式分析繩子拉力等于盤及盤中砝碼重力的條件．
（2）為了得出a與M的線性關(guān)系圖線，應(yīng)作a-$\frac{1}{M}$圖線．
（3）根據(jù)F=0時(shí)，加速度a不等于零，分析圖線不過原點(diǎn)的原因．

解答 解：（1）對(duì)整體分析，加速度a=$\frac{mg}{M+m}$，隔離對(duì)小車分析，則拉力F=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}=\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，當(dāng)M＞＞m時(shí)，可以認(rèn)為繩對(duì)小車的拉力大小等于盤及盤中砝碼的重力．
（2）運(yùn)用圖象法得出a與M的關(guān)系，應(yīng)作出a與M的線性關(guān)系圖線，由于a與M成反比，可知應(yīng)作a-$\frac{1}{M}$圖線．
（3）當(dāng)F等于零時(shí)，加速度a不等于零，可知平衡摩擦力過度．
故答案為：（1）M＞＞m，（2）$\frac{1}{M}$，（3）平衡摩擦力過度．

點(diǎn)評(píng) 在本實(shí)驗(yàn)中有兩個(gè)認(rèn)為：1、認(rèn)為繩子的拉力等于小車的合力，前提需平衡摩擦力，2、認(rèn)為繩子拉力等于盤及盤中砝碼重力，前提是m＜＜M．