Question

2．在探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)，采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，小車及車中砝碼的總質(zhì)量用M表示，所掛鉤碼的質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動(dòng)的紙帶上打出的點(diǎn)的相關(guān)數(shù)據(jù)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砝碼的重力．
（2）在保持小車及車中的砝碼質(zhì)量M一定，探究加速度與所受合外力的關(guān)系時(shí)，由于平衡摩擦力時(shí)操作不當(dāng)，兩位同學(xué)得到的a-F關(guān)系分別如圖甲、乙所示（a是小車的加速度，F(xiàn)是細(xì)線作用于小車的拉力）．其原因分別是：
甲圖：平衡摩擦力過(guò)度
乙圖：沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

Answer 1

分析 （1）要求在什么情況下才可以認(rèn)為繩對(duì)小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力，需求出繩子的拉力，而要求繩子的拉力，應(yīng)先以整體為研究對(duì)象求出整體的加速度，再以M為研究對(duì)象求出繩子的拉力，通過(guò)比較繩對(duì)小車的拉力大小和盤和盤中砝碼的重力的大小關(guān)系得出只有m＜＜M時(shí)才可以認(rèn)為繩對(duì)小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力；
（2）由甲圖象可以看出：圖線不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，當(dāng)加速度為某一值時(shí)，F(xiàn)為零，知平衡摩擦力過(guò)度；
由乙圖象可以看出：圖線不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，當(dāng)拉力為某一值時(shí)，a為零，知沒(méi)有平衡摩擦力或傾角過(guò)小．

解答 解：（1）根據(jù)牛頓第二定律得：
對(duì)m：mg-F_拉=ma
對(duì)M：F_拉=Ma
解得：F_拉=$\frac{mMg}{M+m}=\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$
當(dāng)m＜＜M時(shí)，即當(dāng)鉤碼的總重力要遠(yuǎn)小于小車的重力，繩子的拉力近似等于鉤碼的總重力．
（2）甲圖：當(dāng)F=0時(shí)，a≠0．也就是說(shuō)當(dāng)繩子上沒(méi)有拉力時(shí)小車就有加速度，該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中平衡摩擦力過(guò)大，即傾角過(guò)大，平衡摩擦力過(guò)度；
乙圖：從上圖中發(fā)現(xiàn)直線沒(méi)過(guò)原點(diǎn)，當(dāng)F≠0時(shí)，a=0．也就是說(shuō)當(dāng)繩子上有拉力時(shí)小車的加速度還為0，說(shuō)明小車的摩擦力與繩子的拉力抵消呢．該組同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
故答案為：（1）m＜＜M；（2）平衡摩擦力過(guò)度；沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足

點(diǎn)評(píng) 考查繩子對(duì)小車的拉力大小等于鉤碼的重力的條件，掌握實(shí)驗(yàn)操作細(xì)節(jié)及處理數(shù)據(jù)的方法，理解圖象的斜率的含義，及截距的意義．