Question

11．在探究牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)中采用圖1的裝置，通過(guò)改變重物的質(zhì)量，利用計(jì)算機(jī)可得滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象．他們?cè)谲壍浪�平和傾斜的兩種情況下分別做了實(shí)驗(yàn)，得到了兩條a-F圖線，如圖2所示．（g=10m/s² ）
（1）滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量m=0.5kg；滑塊和軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2．

（2）若在研究加速度a與小車的質(zhì)量M的關(guān)系時(shí)，由于沒(méi)有注意始終滿足M＞＞m的條件，結(jié)果得到的圖象應(yīng)是圖3中的D

Answer 1

分析 （1）知道滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象斜率等于滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量的倒數(shù)．對(duì)滑塊受力分析，根據(jù)牛頓第二定律求解．
（2）設(shè)繩子上拉力為F，對(duì)小車根據(jù)牛頓第二定律有：F=Ma，對(duì)砂桶和砂有：mg-F=ma，由此解得：F=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，由此可知當(dāng)M＞＞時(shí)，砂和砂桶的重力等于繩子的拉力，據(jù)此根據(jù)該實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)誤差產(chǎn)生的原因即可正確解答．

解答 解：（1）根據(jù)F=ma得a=$\frac{F}{m}$，
所以滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象斜率等于滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量的倒數(shù)．
由圖形b得加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象斜率k=2，所以滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量m=0.5Kg 
由圖形b得，在水平軌道上F=1N時(shí)，加速度a=0，
根據(jù)牛頓第二定律得F-μmg=0
解得μ=0.2
（2）隨著$\frac{1}{M}$增大，小車質(zhì)量在減小，因此小車質(zhì)量不再滿足遠(yuǎn)大于砂和小砂桶的質(zhì)量，加速度不可能一直均勻增大，加速度的增大幅度將逐漸減小，最后趨近與定值g，故ABC錯(cuò)誤，D正確．
故選D．
故答案為：（1）0.5，0.2；（2）D

點(diǎn)評(píng) （1）通過(guò)作出兩個(gè)量的圖象，然后由圖象去尋求未知量與已知量的關(guān)系，運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)和物理量之間關(guān)系式結(jié)合起來(lái)求解．
（2）了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)，尤其是理解平衡摩擦力和M＞＞m的操作和要求的含義．