Question

10．在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，采用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置，小車(chē)及車(chē)中砝碼的質(zhì)量用M表示，盤(pán)及盤(pán)中砝碼的質(zhì)量用m表示，小車(chē)的加速度可由小車(chē)后拖動(dòng)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(duì)小車(chē)的拉力大小等于盤(pán)及盤(pán)中砝碼的重力．
（2）圖2是甲同學(xué)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)畫(huà)出的a-F圖象，該圖象表明實(shí)驗(yàn)操作中存在的問(wèn)題是沒(méi)有平衡摩擦力或平衡不足．
（3）乙、丙同學(xué)用同一裝置實(shí)驗(yàn)，各自得到的a-F圖線如圖3所示，說(shuō)明兩個(gè)同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)的哪一個(gè)物理量質(zhì)量取值不同．并比較其大小M_乙＜M_丙．

Answer 1

分析 （1）要求在什么情況下才可以認(rèn)為繩對(duì)小車(chē)的拉力大小等于盤(pán)和盤(pán)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(chē)的拉力大小和盤(pán)和盤(pán)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(chē)的拉力大小等于盤(pán)和盤(pán)中砝碼的重力．
（2）圖中有拉力時(shí)沒(méi)有加速度，說(shuō)明沒(méi)有（完全）平衡小車(chē)受到的摩擦力．
（3）a-F圖象的斜率等于物體的質(zhì)量的倒數(shù)，故斜率不同則物體的質(zhì)量不同．

解答 解：（1）以整體為研究對(duì)象有：mg=（m+M）a
解得：a=$\frac{mg}{M+m}$，
以M為研究對(duì)象有繩子的拉力為：F=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}$
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(duì)小車(chē)的拉力大小等于盤(pán)和盤(pán)中砝碼的重力．
（2）圖中有拉力時(shí)沒(méi)有加速度，是由于實(shí)驗(yàn)前沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足造成的；
（3）根據(jù)F=Ma可得$a=\frac{1}{M}F$，即a-F圖象的斜率等于物體的質(zhì)量倒數(shù)，所以?xún)尚≤?chē)的質(zhì)量不同，根據(jù)圖象可知，M_乙＜M_丙．
故答案為：（1）M＞＞m；（2）沒(méi)有平衡摩擦力或平衡不足；（3）質(zhì)量，M_乙＜M_丙

點(diǎn)評(píng) 本題關(guān)鍵掌握實(shí)驗(yàn)原理和方法，就能順利解決此類(lèi)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(duì)實(shí)驗(yàn)原理的學(xué)習(xí)和掌握．