Question

【題目】在探究加速度與物體所受合外力和質量間的關系時，采用如圖所示的實驗裝置，小車及車中的砝碼質量用M`表示，盤及盤中的砝碼質量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶由打點計時器打出的點計算出：

【1】當M與m的大小關系滿足 時，才可以認為繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力。

【2】一組同學在先保持盤及盤中的砝碼質量一定，探究加速度與質量的關系，以下做法錯誤的是（ ）

A. 平衡摩擦力時，應將盤及盤中的砝碼用細繩通過定滑輪系在小車上

B. 每次改變小車的質量時，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. 小車運動的加速度可用天平測出m以及小車質量M，直接用公式ａ＝mｇ／Ｍ求出。

【3】在保持小車及車中的砝碼質量M一定，探究加速度與所受合外力的關系時，由于平衡摩擦力時操作不當，二位同學得到的ａ―Ｆ關系分別如下圖Ｃ、Ｄ所示（ａ是小車的加速度，Ｆ是細線作用于小車的拉力）。其原因分別是：

Ｃ圖： 　　 　　 Ｄ圖： 　　　　

Answer 1

【答案】

【1】 M遠大于m的質量

【2】 ACD

【3】 平衡摩擦力過大 平衡摩擦力時傾角過小或未平衡摩擦力

【解析】

1、通過整體法和隔離法，結合牛頓第二定律求出盤和砝碼重力與拉力的關系，從而進行判斷．2、根據(jù)實驗的原理以及操作中的注意事項確定錯誤的做法．3、根據(jù)圖象中，F和a的大小關系，分析圖線不過原點的原因．

【1】為消除摩擦力對實驗的影響，可以把木板D的左端適當墊高，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．根據(jù)牛頓第二定律得，對m：；對M：， 解得：，當M＞＞m時，即當砝碼和盤的總重力要遠小于小車的重力，繩子的拉力近似等于砝碼和盤的總重力．

【2】A、平衡摩擦力時，應將繩從小車上拿去，輕輕推動小車，是小車沿木板運動，通過打點計時器打出來的紙帶判斷小車是否勻速運動．故A錯誤．

B、每次改變小車的質量時，小車的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力．故B正確．

C、實驗時，應先放開小車，再接通打點計時器電源，由于小車運動較快，可能會使打出來的點很少，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理．故C錯誤．

D、小車運動的加速度是利用打點計時器測量，如果用天平測出m以及小車質量M，直接用公式求出，這是在直接運用牛頓第二定律計算的，而我們實驗是在探究加速度與物體所受合外力和質量間的關系．故D錯誤．

本題選錯誤的，故選ACD。

【3】C圖：當F=0時，a≠0．也就是說當繩子上沒有拉力時小車就有加速度，該同學實驗操作中平衡摩擦力過大，即傾角過大．

D圖：從上圖中發(fā)現(xiàn)直線沒過原點，當F≠0時，a=0．也就是說當繩子上有拉力時小車的加速度還為0，說明小車的摩擦力與繩子的拉力抵消呢．該組同學實驗操作中遺漏了平衡摩擦力或平衡摩擦力不足這個步驟．即傾角過小。

教科書本上的實驗，我們要從實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)處理、實驗注意事項這幾點去搞清楚．