Question

【題目】某同學(xué)利用圖（a）所示實(shí)驗(yàn)裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質(zhì)量m的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖．如圖（b）所示．實(shí)驗(yàn)中小車（含發(fā)射器）的質(zhì)量為200g，實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇了不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩和輕定滑輪，小車的加速度由位移傳感器及與之相連的計(jì)算機(jī)得到．回答下列問題：

（1）根據(jù)該同學(xué)的結(jié)果，小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成（填“線性”或“非線性”）關(guān)系．
（2）由圖（b）可知，a﹣m圖線不經(jīng)過原點(diǎn)，可能的原因是存在 ．
（3）若利用本實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證“在小車質(zhì)量不變的情況下，小車的加速度與作用力成正比”的結(jié)論，并直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力，則實(shí)臉中應(yīng)采取的改進(jìn)措施是 ， 鉤碼的質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是 ．

Answer 1

【答案】
（1）非線性
（2）存在摩擦力
（3）調(diào)節(jié)軌道的傾斜度以平衡摩擦力,遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量
【解析】解：（1）根據(jù)該同學(xué)的結(jié)果得出a﹣m圖線是曲線，即小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成非線性關(guān)系；（2）從上圖中發(fā)現(xiàn)直線沒過原點(diǎn)，當(dāng)a=0時(shí)，m≠0，即F≠0，也就是說當(dāng)繩子上拉力不為0時(shí)，小車的加速度為0，所以可能的原因是存在摩擦力．（3）若利用本實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證“小車質(zhì)量不變的情況下，小車的加速度與作用力成正比”的結(jié)論，并直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力，則實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采取的改進(jìn)措施是：①調(diào)節(jié)軌道的傾斜度以平衡摩擦力，即使得繩子上拉力等于小車的合力．②根據(jù)牛頓第二定律得，整體的加速度a= ，則繩子的拉力F=Ma= ，知鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量時(shí)，繩子的拉力等于鉤碼的重力，所以鉤碼的質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量．

故答案為：（1）非線性；（2）存在摩擦力；（3）調(diào)節(jié)軌道的傾斜度以平衡摩擦力；遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量．

該實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象是小車，采用控制變量法研究．當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，研究小車的加速度和小車所受合力的關(guān)系．為消除摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，可以把木板的右端適當(dāng)墊高，以使小車的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小車的合力就是繩子的拉力．