Question

18．在探究物體的加速度a與物體所受外力F、物體質(zhì)量M間的關(guān)系時(shí)，采用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置．小車及車中的砝碼質(zhì)量用M表示，盤及盤中的砝碼質(zhì)量用m表示．

（1）當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足m?M時(shí)，才可以認(rèn)為繩子對(duì)小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力．
（2）某一組同學(xué)先保持盤及盤中的砝碼質(zhì)量m一定來做實(shí)  驗(yàn)，其具體操作步驟如下，以下做法正確的是B．
A．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將盤及盤中的砝碼用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上
B．每次改變小車的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力
C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源
D．用天平測(cè)出m以及小車質(zhì)量M，小車運(yùn)動(dòng)的加速度可直接用公式a=$\frac{mg}{M}$求出
（3）另兩組同學(xué)保持小車及車中的砝碼質(zhì)量M一定，探究加速度a與所受外力F的關(guān)系，由于他們操作不當(dāng)，這兩組同學(xué)得到的a-F關(guān)系圖象分別如圖2A和圖2B所示，其原因分別是：
圖A：不再滿足砂和砂桶遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量；
圖B：遺漏了平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

Answer 1

分析 當(dāng)盤及盤中砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車及砝碼總質(zhì)量時(shí)，可以認(rèn)為小車受到的拉力等于盤及砝碼的重力．平衡摩擦力時(shí)，不能掛盤；實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)保證繩和紙帶與木板平行；小車的加速度應(yīng)由紙帶求出．
由圖象A可以看出：圖線通過坐標(biāo)原點(diǎn)，當(dāng)拉力增大到一值時(shí)，加速度在偏小，原因是沒有滿足M＞＞m的條件．而圖象B可以看出：圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)，當(dāng)拉力為某一值時(shí)，a為零，知沒有平衡摩擦力或傾角過�。�

解答 解：（1）根據(jù)牛頓第二定律得，整體的加速度a=$\frac{mg}{M+m}$，則繩子的拉力T=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}=\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，當(dāng)M＞＞m時(shí)，認(rèn)為繩子對(duì)小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力．
（2）A、平衡摩擦力時(shí)，不能將及盤中的砝碼用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上．故A錯(cuò)誤．
B、改變小車質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力．故B正確．
C、實(shí)驗(yàn)時(shí)，先接通電源，再釋放小車．故C錯(cuò)誤．
D、小車運(yùn)動(dòng)的加速度通過紙帶求出，不能通過a=$\frac{mg}{M}$求出，故D錯(cuò)誤．
故選：B．
（3）圖A隨著F的增大，即砂和砂桶質(zhì)量的增大，不再滿足砂和砂桶遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，因此曲線上部出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象．
圖B當(dāng)F≠0時(shí)，a=0．也就是說當(dāng)繩子上有拉力時(shí)小車的加速度還為0，可知該組同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中遺漏了平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；
故答案為：（1）m?M
（2）B
（3）不再滿足砂和砂桶遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，遺漏了平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

點(diǎn)評(píng) 解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)，注意實(shí)驗(yàn)的條件是：砝碼和盤的總重力要遠(yuǎn)小于小車的重力，此時(shí)才有繩子的拉力近似等于砝碼和盤的總重力．