Question

11．在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，采用如圖a所示的實(shí)驗(yàn)裝置，把附有滑輪的長(zhǎng)木板平放在水平的實(shí)驗(yàn)桌上．小車(chē)及車(chē)中砝碼的質(zhì)量用M表示，盤(pán)及盤(pán)中砝碼的質(zhì)量用m表示，小車(chē)所受拉力用F表示，小車(chē)的加速度可由小車(chē)后拖動(dòng)的紙帶由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打上的點(diǎn)計(jì)算出．

（1）甲同學(xué)將測(cè)得的數(shù)據(jù)填入表格中，請(qǐng)你根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖b中作出的a-F圖線，并由圖線分析甲同學(xué)在操作過(guò)程中存在的問(wèn)題是：沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

F/N	0.20	0.30	0.40	0.50
a/m•s-2	0.10	0.21	0.29	0.40

（2）乙、丙同學(xué)用同一裝置做實(shí)驗(yàn)，畫(huà)出了各自得到的a-F圖線如圖c所示，兩個(gè)同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)取值不同的物理量是小車(chē)及車(chē)上的砝碼的總質(zhì)量不同．
（3）在處理數(shù)據(jù)時(shí)，總是把托盤(pán)和砝碼的重力當(dāng)作小車(chē)所受合力．而實(shí)際上小車(chē)所受合力比托盤(pán)和砝碼的重力要小一些（選填“大”或“小”）．因此，為使實(shí)驗(yàn)結(jié)論的可信度更高一些，應(yīng)使托盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量盡可能小一些（選填“大”或“小”）．

Answer 1

分析 （1）由圖象可以看出：圖線不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，當(dāng)F為某一值時(shí)，加速度為零，知平衡摩擦力不足．
（2）a-F圖象的斜率等于物體的質(zhì)量的倒數(shù)，故斜率不同則物體的質(zhì)量不同．
（3）要求在什么情況下才可以認(rèn)為繩對(duì)小車(chē)的拉力大小等于盤(pán)和盤(pán)中砝碼的重力，需求出繩子的拉力，而要求繩子的拉力，應(yīng)先以整體為研究對(duì)象求出整體的加速度，再以M為研究對(duì)象求出繩子的拉力，通過(guò)比較繩對(duì)小車(chē)的拉力大小和盤(pán)和盤(pán)中砝碼的重力的大小關(guān)系得出只有m＜＜M時(shí)才可以認(rèn)為繩對(duì)小車(chē)的拉力大小等于盤(pán)和盤(pán)中砝碼的重力．

解答 解：（1）描點(diǎn)、連線，圖象如圖

圖線不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，F(xiàn)不為零時(shí)，加速度仍為零，知沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，改進(jìn)方法是將木板右端適當(dāng)墊高；
（2）a-F圖線的斜率表示質(zhì)量的倒數(shù)，可知兩同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)小車(chē)及車(chē)上的砝碼的總質(zhì)量不同；
（3）以整體為研究對(duì)象有mg=（m+M）a
解得a=$\frac{mg}{M+m}$
以M為研究對(duì)象有繩子的拉力F=Ma=$\frac{M}{M+m}$mg＜mg，
顯然要有F=mg必有m+M=M，故有M＞＞m，即只有M＞＞m時(shí)才可以認(rèn)為繩對(duì)小車(chē)的拉力大小等于盤(pán)和盤(pán)中砝碼的重力，所以應(yīng)使托盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量盡可能小一些．
故答案為：（1）圖象如上圖，沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，（2）小車(chē)及車(chē)上的砝碼的總質(zhì)量不同．（3）小、小

點(diǎn)評(píng) 處理實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要找出實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理我們可以尋找需要測(cè)量的物理量和需要注意的事項(xiàng)．本實(shí)驗(yàn)只有在滿足平衡摩擦力和小車(chē)質(zhì)量遠(yuǎn)大于托盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量的雙重條件下，才能用托盤(pán)和砝碼的重力代替小車(chē)所受的合力．