Question

11．如圖所示為某同學(xué)研究“在外力一定的條件下，物體的加速度與其質(zhì)量間的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．
（1）實(shí)驗(yàn)中，需要補(bǔ)償打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)小車的阻力及其它阻力：小車放在木板上，后面固定一條紙帶，紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．把木板一端墊高，調(diào)節(jié)木板的傾斜度，使小車在不受繩的拉力時(shí)能拖動(dòng)紙帶沿木板做勻速運(yùn)動(dòng)．
（2）實(shí)驗(yàn)中，為了保證砂和砂桶所受的重力近似等于使小車做勻加速運(yùn)動(dòng)的拉力，砂和砂桶的總質(zhì)量m與小車和車上砝碼的總質(zhì)量M之間應(yīng)滿足的條件是M＞＞m．這樣，在改變小車上砝碼的質(zhì)量時(shí)，只要砂和砂桶質(zhì)量不變，就可以認(rèn)為小車所受拉力幾乎不變．
（3）我們根據(jù)日常經(jīng)驗(yàn)和觀察到的事實(shí)，首先猜想物體的加速度a與它的質(zhì)量M有最簡單的關(guān)系：a∝$\frac{1}{M}$．如果這個(gè)猜想是正確的，那么，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以a為縱坐標(biāo)、$\frac{1}{M}$為橫坐標(biāo)作出的圖象，應(yīng)該是過原點(diǎn)的傾斜直線．

Answer 1

分析 （1）本實(shí)驗(yàn)中要求用沙和沙桶的拉力等效代替繩子的拉力，故應(yīng)保證小車受到的摩擦力為零，根據(jù)平衡摩擦力的方法求解；
（2）在砂桶質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的情況下，可以近似認(rèn)為小車受到的拉力等于砂桶受到的重力；
（3）物體的加速度a與物體質(zhì)量m的關(guān)系圖線是曲線，不能確定它們的關(guān)系，而加速度a與質(zhì)量倒數(shù)的關(guān)系圖線是直線．

解答 解：（1）平衡摩擦力時(shí)，把木板一端墊高，調(diào)節(jié)木板的傾斜度，使小車在不受繩的拉力時(shí)能拖動(dòng)紙帶沿木板做勻速直線運(yùn)動(dòng)即可；
（2）假設(shè)小車的加速度為a，拉力為F
對(duì)砂和砂桶：mg-F=ma；對(duì)小車：F=Ma；
聯(lián)立得：F=$\frac{Mmg}{M+m}$，故只有在M＞＞m的情況下近似認(rèn)為拉力等于mg．
（3）如果a∝$\frac{1}{M}$，則a-$\frac{1}{M}$圖象為一條過原點(diǎn)的傾斜直線．
故答案為：（1）勻速；  （2）M＞＞m；（3）過原點(diǎn)的傾斜直線

點(diǎn)評(píng) 解決實(shí)驗(yàn)問題的關(guān)鍵是明確實(shí)驗(yàn)原理，同時(shí)熟練應(yīng)用基本物理規(guī)律解決實(shí)驗(yàn)問題，知道為什么沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量時(shí)砂和砂桶的重力可以認(rèn)為等于小車的拉力，對(duì)于基本知識(shí)規(guī)律不但明白是什么還要知道為什么．