Question

16．探究加速度與力、質量的關系實驗中，采用如圖1所示的實驗裝置，小車及車中砝碼的質量用M表示，盤及盤中砝碼的質量用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上的點計算出．
①實驗中，需要將軌道適當傾斜，這樣做的目的是平衡摩擦力；
②當M與m的大小關系滿足m＜＜M時，才可以認為繩對小車的拉力等于盤中砝碼的重力．
③如圖2所示為某同學根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出的a-F圖線，說明實驗存在的問題是平衡摩擦力時木板傾角過大．

Answer 1

分析 （1）實驗時，我們認為繩子的拉力是小車受到的合外力，為達到這個目的，我們要先平衡摩擦力；
（2）要求在什么情況下才可以認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系得出只有m＜＜M時才可以認為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力；
（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．

解答 解：①實驗時，我們認為繩子的拉力是小車受到的合外力，為達到這個目的，我們要先要將軌道適當傾斜，目的是平衡摩擦力；
②根據(jù)牛頓第二定律得：
對m：mg-F_拉=ma
對M：F_拉=Ma
解得：F_拉=$\frac{mMg}{m+M}=\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$
當m＜＜M時，即當盤及盤中砝碼的總重力要遠小于小車的重力，繩子的拉力近似等于盤及盤中砝碼的總重力．
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．
故答案為：①平衡摩擦力；②m＜＜M；③平衡摩擦力時木板傾角過大

點評 本題關鍵掌握實驗原理和方法，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，故要加強對實驗原理的學習和掌握．