Question

小明同學(xué)用如圖所示的實驗裝置驗證規(guī)律：物體質(zhì)量一定，其加速度與所受合力成正比．
（1）在平衡摩擦力時，小明用墊木把長木板的右端墊得過高，使得傾角偏大．他所得到的小車的加速度a與細線作用于小車的拉力F之間的關(guān)系可用下圖中哪條圖線表示？答：

乙

．

（2）小明認為，在做以上實驗時，“細線作用于小車的拉力F等于砂和桶的總重力”是有條件的．他把實驗裝置設(shè)想成如圖丙所示的模型：水平面上的小車，用輕繩跨過定滑輪使之與盛有砂的小桶相連．已知小車的質(zhì)量為M，砂和桶的總質(zhì)量為m，重力加速度為g．若不計摩擦阻力與空氣的阻力，根據(jù)牛頓第二定律可以計算得出細線作用于小車的拉力F=

Mmg

M+m

；由此可知，當滿足

當m＜＜M

條件時，才可以認為細線作用于小車的拉力F等于砂和桶的總重力mg．

Answer 1

分析：（1）驗證牛頓第二定律實驗時要平衡摩擦力，不平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，小車受到的合力小于重物的重力，a-F圖象在F軸上有截距；過平衡摩擦力，小車受到的合力大于重物重力，a-F圖象在a軸上有截距．分析圖象特點，然后答題．
（2）選擇恰當?shù)难芯繉ο�，�?yīng)用牛頓第二定律分析答題．

解答：解：（1）平衡摩擦力時，把長木板的一端墊得過高，使得傾角偏大，過平衡摩擦力，小車受到的合力大于重物的重力，不加拉力時，小車已經(jīng)具有一定的加速度，a-F圖象在a軸上有截距，由圖所示圖象可知，圖象乙正確．
（2）以小車與砂和桶組成的系統(tǒng)為研究對象，由牛頓第二定律得：mg=（M+m）a，系統(tǒng)的加速度a=

mg

M+m

，以小車為研究對象，由牛頓第二定律得：細線作用于小車的拉力F=Ma=

Mmg

M+m

=

mg

1+ m M

，當m＜＜M時，F(xiàn)≈mg，可以認為小車受到的拉力等于砂和桶的總重力．
故答案為：（1）乙；（2）

Mmg

M+m

；當m＜＜M．

點評：（1）做驗證牛頓第二定律實驗時要平衡摩擦力，不平衡摩擦力或平衡摩擦力不足或過平衡摩擦力都是錯誤的．
（2）本題是連接體問題，運用牛頓第二定律和動能定理研究繩子的拉力和小車的速度．對于當M遠遠大于m時，才可以認為繩拉車的力為mg，要在理解的基礎(chǔ)上加強記憶．