Question

在研究“物體加速度與力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，某學(xué)習(xí)小組使用的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。軌道木板水平放置,把小車(chē)從位移傳感器(接收器）旁邊釋放后,傳感器能記錄任意時(shí)刻小車(chē)的位置，據(jù)此可求得小車(chē)的加速度。（鉤碼的質(zhì)量為 m，重力加速度為g）

(1)指出該實(shí)驗(yàn)中的一個(gè)明顯疏漏___                        。
(2)某次實(shí)驗(yàn)中，依據(jù)傳感器的記錄，在時(shí)間t內(nèi)，小車(chē)由靜止開(kāi)始發(fā)生的位移為x則小車(chē)的加速度的表達(dá)式為a=___________。
(3)糾正了疏漏之處后，保持小車(chē)（包含發(fā)射器）的總質(zhì)量為M不變,通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，依據(jù)得到的數(shù)據(jù)，在a—F圖象中描點(diǎn)（如圖所示）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)右側(cè)若干個(gè)點(diǎn)明顯偏離直線(xiàn)，造成此誤差的主要原因是：       

A．小車(chē)與軌道之間存在摩擦	B．導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)
C．所掛鉤碼的總質(zhì)量太大	D．所用小車(chē)的質(zhì)量太大

(4)若所掛鉤碼不斷增加，a—F圖象中各點(diǎn)連成的曲線(xiàn)將不斷延伸，那么加速度的趨向值為_(kāi)_____，繩子拉力的趨向值為_(kāi)_____。

Answer 1

（1）沒(méi)有墊起軌道右端，使小車(chē)的重力沿軌道的分力與摩擦力相平衡。
（2） ；（3） C ；（4） g ， Mg 。

試題分析：(1)本實(shí)驗(yàn)是利用控制變量法研究小車(chē)的合外力、質(zhì)量和加速度的關(guān)系，測(cè)出細(xì)繩的拉力作為小車(chē)的合外力，故軌道的摩擦力需要平衡掉，實(shí)驗(yàn)裝置中沒(méi)有墊起軌道右端，使小車(chē)的重力沿軌道的分力與摩擦力相平衡。
（2）由勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律：，得：。
（3）數(shù)據(jù)處理時(shí),設(shè)小車(chē)的質(zhì)量為，鉤碼的質(zhì)量為，則：,小車(chē)的加速度為：,這是理論值．由牛頓第二定律：,對(duì)于小車(chē)個(gè)鉤碼組成的整體：，這是真實(shí)值．所以：只有當(dāng)時(shí)：，a與F才成線(xiàn)性關(guān)系．,所以圖線(xiàn)明顯偏離直線(xiàn)的原因是太大了；選項(xiàng)C正確。
（4）當(dāng)鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的總質(zhì)量時(shí)，鉤碼所受的重力才能作為小車(chē)所受外力，如果增大鉤碼的質(zhì)量，則外力增大，曲線(xiàn)不斷延伸，那么加速度趨向?yàn)間； F不斷增大，那么繩子的拉力趨向值為小車(chē)和位移傳感器的總重量。