Question

11．在探究牛頓第二定律實驗中采用圖1的裝置，通過改變重物的質量，利用計算機可得滑塊運動的加速度a和所受拉力F的關系圖象．他們在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實驗，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)射部分的總質量m=0.5kg；滑塊和軌道間的動摩擦因數μ=0.2．

（2）若在研究加速度a與小車的質量M的關系時，由于沒有注意始終滿足M＞＞m的條件，結果得到的圖象應是圖3中的D

Answer 1

分析 （1）知道滑塊運動的加速度a和所受拉力F的關系圖象斜率等于滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質量的倒數．對滑塊受力分析，根據牛頓第二定律求解．
（2）設繩子上拉力為F，對小車根據牛頓第二定律有：F=Ma，對砂桶和砂有：mg-F=ma，由此解得：F=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，由此可知當M＞＞時，砂和砂桶的重力等于繩子的拉力，據此根據該實驗實驗誤差產生的原因即可正確解答．

解答 解：（1）根據F=ma得a=$\frac{F}{m}$，
所以滑塊運動的加速度a和所受拉力F的關系圖象斜率等于滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質量的倒數．
由圖形b得加速度a和所受拉力F的關系圖象斜率k=2，所以滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質量m=0.5Kg 
由圖形b得，在水平軌道上F=1N時，加速度a=0，
根據牛頓第二定律得F-μmg=0
解得μ=0.2
（2）隨著$\frac{1}{M}$增大，小車質量在減小，因此小車質量不再滿足遠大于砂和小砂桶的質量，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錯誤，D正確．
故選D．
故答案為：（1）0.5，0.2；（2）D

點評 （1）通過作出兩個量的圖象，然后由圖象去尋求未知量與已知量的關系，運用數學知識和物理量之間關系式結合起來求解．
（2）了解實驗的操作步驟和數據處理以及注意事項，尤其是理解平衡摩擦力和M＞＞m的操作和要求的含義．