Question

2．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”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)為繩對小車的拉力大小等于盤及盤中砝碼的重力．
（2）某同學(xué)保持小車合力不變改變小車質(zhì)量M，作出的a-$\frac{1}{M}$關(guān)系圖象如圖2所示．從圖象可以看出，作用在小車上的恒力F=2.5N，當(dāng)小車的質(zhì)量為M=5kg時(shí)，它的加速度a=0.5m/s²．
（3）如圖3（a），甲同學(xué)根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出a-F圖線，表明實(shí)驗(yàn)存在的問題是未平衡摩擦力或者平衡摩擦力不夠
（4）乙、丙同學(xué)用同一裝置實(shí)驗(yàn)，畫出了各自得到的a-F圖線如圖3（b）所示，說明乙同學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置小車質(zhì)量小于丙同學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置小車質(zhì)量（填“大于”、“等于”或“小于”）

Answer 1

分析 （1）要求在什么情況下才可以認(rèn)為繩對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)先以整體為研究對象求出整體的加速度，再以M為研究對象求出繩子的拉力，通過比較繩對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)為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力；
（2）根據(jù)圖線的斜率求出恒力F的大小，結(jié)合牛頓第二定律求出質(zhì)量M=5kg時(shí)的加速度．
（3）結(jié)合拉力不等于零時(shí)加速度仍然為零確定圖線不過原點(diǎn)的原因．
（4）根據(jù)牛頓第二定律得出a-F圖線的物理意義，從而進(jìn)行比較．

解答 解：（1）以整體為研究對象有：mg=（m+M）a
解得：a=$\frac{mg}{m+M}$，
以M為研究對象有繩子的拉力為：F=Ma=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$
顯然要有F=mg必有m+M=M，故有M＞＞m，即只有M＞＞m時(shí)才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力．
（2）圖線的斜率等于恒力F的大小，即F=$\frac{1}{0.4}$=2.5N，
則物體的質(zhì)量M=5kg時(shí)，它的加速度a=$\frac{2.5}{5}$=0.5m/s²．
（3）當(dāng)F不等于零時(shí)，加速度仍然等于零，物體還未開始加速運(yùn)動，知未平衡摩擦力或者平衡摩擦力不夠，將木板傾斜平衡摩擦力或?qū)�傾角調(diào)大一些．
（4）a-F圖線的斜率表示質(zhì)量的倒數(shù)，可知兩同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇物體的質(zhì)量不同，乙圖線的斜率大于丙圖線的斜率，乙的質(zhì)量小于丙的質(zhì)量．
故答案為：（1）M＞＞m    （2）2.5；0.5
（3）未平衡摩擦力或者平衡摩擦力不夠  （4）小于

點(diǎn)評 本題關(guān)鍵掌握實(shí)驗(yàn)原理和方法，就能順利解決此類實(shí)驗(yàn)題目，而實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理都與實(shí)驗(yàn)原理有關(guān)，故要加強(qiáng)對實(shí)驗(yàn)原理的學(xué)習(xí)和掌握．