Question

4．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中，采用如圖1所示的實驗裝置，小車及車載砝碼的質(zhì)量用M表示，盤及盤中砝碼的質(zhì)量用m表示．
（1）當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足M?m時，才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于盤及盤砝碼的重力．
（2）在“驗證牛頓第二定律”的實驗中，下列說法中錯誤的是ACD
A．平衡摩擦力時，應(yīng)將盤及盤中的砝碼用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上
B．每次改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力
C．實驗時先放開小車，再接通打點計時器電源
D．電子運動的加速度可用天平測出M及m后直接用公式a=$\frac{mg}{M}$求出
（3）在保持小車及車中的砝碼質(zhì)量M一定時，探究加速度與所受力的關(guān)系時，由于平衡摩擦力時操作不當(dāng)，兩位同學(xué)得到的a-F關(guān)系分別如圖2所示，其原因分別是平衡摩擦力過度與平衡摩擦力不足．

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）探究加速度與拉力的關(guān)系實驗時，要平衡摩擦力，平衡摩擦力時，要求小車在無動力的情況下平衡摩擦力，不需要掛任何東西．小車的加速度應(yīng)根據(jù)打點計時器打出的紙帶求出；平衡摩擦力時，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：mgsinθ=μmgcosθ，可以約掉m，只需要平衡一次摩擦力．操作過程是先接通打點計時器的電源，再放開小車；
（3）圖中沒有拉力時就產(chǎn)生了加速度，說明平衡摩擦力時木板傾角過大與不足．

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F=Ma=$\frac{M}{M+m}$mg，
顯然要有F=mg必有m+M=M，故有M＞＞m，即只有M＞＞m時才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力．
（2）A、在該實驗中，我們認(rèn)為繩子的拉力就等于小車所受的合外力，故在平衡摩擦力時，細(xì)繩的另一端不能懸掛裝砂的小桶，故A錯誤．
B、由于平衡摩擦力之后有Mgsinθ=μMgcosθ，故tanθ=μ．所以無論是否改變小車的質(zhì)量，小車所受的滑動摩擦力都等于小車的重力沿斜面的分力，改變小車質(zhì)量時不需要重新平衡摩擦力，故B正確．；
C、實驗時應(yīng)先接通電源然后再放開小車，故C錯誤．
D、小車的加速度應(yīng)根據(jù)打點計時器打出的紙帶求出，不能由牛頓第二定律求出，故D錯誤．
本題選錯誤的，故選：ACD．
（3）乙圖中沒有拉力時就產(chǎn)生了加速度，說明平衡摩擦力時木板傾角過大；
而甲圖有拉力時，也沒有加速度，則說明平衡摩擦力時，木板的傾角過�。�
故答案為：（1）M?m；（2）ACD；（3）平衡摩擦力過度與平衡摩擦力不足．

點評 探究加速與力的關(guān)系實驗時，要平衡摩擦力、應(yīng)根據(jù)紙帶求出小車的加速度，掌握實驗的實驗注意事項是正確解題的關(guān)鍵．只要真正掌握了實驗原理就能順利解決此類實驗題目，而實驗步驟，實驗數(shù)據(jù)的處理都與實驗原理有關(guān)，故要加強對實驗原理的學(xué)習(xí)和掌握．