Question

小明同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)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(shí)，小明用墊木把長(zhǎng)木板的右端墊得過(guò)高，使得傾角偏大．他所得到的小車(chē)的加速度a與細(xì)線作用于小車(chē)的拉力F之間的關(guān)系可用下圖中哪條圖線表示？答：______．

（2）小明認(rèn)為，在做以上實(shí)驗(yàn)時(shí)，“細(xì)線作用于小車(chē)的拉力F等于砂和桶的總重力”是有條件的．他把實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)想成如圖丙所示的模型：水平面上的小車(chē)，用輕繩跨過(guò)定滑輪使之與盛有砂的小桶相連．已知小車(chē)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(jì)摩擦阻力與空氣的阻力，根據(jù)牛頓第二定律可以計(jì)算得出細(xì)線作用于小車(chē)的拉力F=______；由此可知，當(dāng)滿足______條件時(shí)，才可以認(rèn)為細(xì)線作用于小車(chē)的拉力F等于砂和桶的總重力mg．

Answer 1

解：（1）平衡摩擦力時(shí)，把長(zhǎng)木板的一端墊得過(guò)高，使得傾角偏大，過(guò)平衡摩擦力，小車(chē)受到的合力大于重物的重力，不加拉力時(shí)，小車(chē)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(chē)與砂和桶組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，由牛頓第二定律得：mg=（M+m）a，系統(tǒng)的加速度a=，以小車(chē)為研究對(duì)象，由牛頓第二定律得：細(xì)線作用于小車(chē)的拉力F=Ma==，當(dāng)m＜＜M時(shí)，F(xiàn)≈mg，可以認(rèn)為小車(chē)受到的拉力等于砂和桶的總重力．
故答案為：（1）乙；（2）；當(dāng)m＜＜M．
分析：（1）驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)時(shí)要平衡摩擦力，不平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，小車(chē)受到的合力小于重物的重力，a-F圖象在F軸上有截距；過(guò)平衡摩擦力，小車(chē)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(diǎn)，然后答題．
（2）選擇恰當(dāng)?shù)难芯繉?duì)象，應(yīng)用牛頓第二定律分析答題．
點(diǎn)評(píng)：（1）做驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)時(shí)要平衡摩擦力，不平衡摩擦力或平衡摩擦力不足或過(guò)平衡摩擦力都是錯(cuò)誤的．
（2）本題是連接體問(wèn)題，運(yùn)用牛頓第二定律和動(dòng)能定理研究繩子的拉力和小車(chē)的速度．對(duì)于當(dāng)M遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于m時(shí)，才可以認(rèn)為繩拉車(chē)的力為mg，要在理解的基礎(chǔ)上加強(qiáng)記憶．